Изучение влияния теплоизоляционных свойств строительных материалов на поток тепла через стену дома. Выполнила: Лабанова Мария Дмитриевна, 9а класс МБОУ СОШ №1 г.Ак-Довурак Республика Тыва Руководитель: Монгуш Рона Григорьевна, учитель физики. Цель работы: Изучить свойства различных строительных материалов и установить влияние строительных материалов на поток тепла через стену дома. Задачи 1.Установить влияние данных строительных материалов на тепловой поток и рассчитать тепловой поток. 2.Систематизировать и анализировать полученные данные. Введение Известно, что для поддержания комфортной температуры в жилых или офисных помещениях здания должны иметь хорошую теплоизоляцию и системы обогрева и охлаждения. Наружные стены и их теплоизоляция определяют интенсивность теплообменa с окружающей средой. Если системы обогрева или кондиционирования помещения работают неудовлетворительно, или если здание имеет плохую теплоизоляцию, температура внутри помещения будет зимой слишком низкой, а летом в здании будет слишком жарко. Давайте посмотрим, почему так происходит. • Тепловой поток H через стену можно рассчитать, воспользовавшись уравнением предложенным французским ученым Жозефом Фурье (уравнение теплопроводности): H = k·S·(Tв - Tн)/L где: H - тепловой поток (отношение количества теплоты Q переданной за время t, к величине t). k - коэффициент теплопроводности материала стены, S - площадь поверхности стены, (Tв-Tн) – разность температур внутри и снаружи помещения L - толщина стены. Тепловой поток сквозь стену прямо пропорционален площади поверхности стены H~S Тепловой поток H сквозь стену обратно пропорционален толщине стены L H ~ 1/ L Практическая часть • Измерения экспериментальных данных. • Расчет потока тепла через стены дома для бетона и дерева. • Сравнительный анализ. Измерения экспериментальных данных. Бетон. Площадь стен S 1. (6*3)82= 36 кв м 2. 9*3=27 кв м Общая площадь стен 63кв м Температура внутри Тв 20°C Температура снаружи Тн -26C -28 С -30 С -34 С Толщина стены L 50 см=0,5м Дерево Площадь стен Температура внутри Температура снаружи Толщина стены S Тв Тн L 20°C -26C -28 С -30С -34С 30 см=0,3м 1. 2. (6*3)82= 36 кв м 9*3=27 кв м Общая площадь стен 63кв м Расчет потока тепла через стену дома площадью 63 кв м для бетона и дерева Применим уравнением предложенным французским ученым Жозефом Фурье (уравнение теплопроводности): H = k·S·(Tв - Tн)/L k- Коэффициент теплопроводности ( Вт/(м*°C)) Бетон Скорость передачи Н= (0,8*63* (20-(-26))/0,5 = 4636 ВТ тепловой энергии Н= (0,8*63* (20-(-28))/0,5 = или тепловой 4838 ВТ поток (H) Н= (0,8*63* (20-(-30))/0,5 = Для 63 м2 5040 ВТ Н= (0,8*63* (20-(-34))/0,5 = 5443 ВТ Дерево Н= (0,0468*63* (20-(-26))/0,3 = 452вт Н= (0,0468*63* (20-(-28))/0,3 = 471 вт Н= (0,0468*63* (20-(-30))/0,3 = 491 вт Н= (0,0468*63* (20-(-34))/0,3 = 530 вт Этот расчет при условии полной отсутствии потери тепла через потолок контактирующий с улицей, и отсутствие дверей и окон. Расчет потока тепла через стену дома площадью 72 кв м для бетона и дерева Применим уравнением предложенным французским ученым Жозефом Фурье (уравнение теплопроводности): H = k·S·(Tв - Tн)/L k- Коэффициент теплопроводности ( Вт/(м*°C)) Бетон Скорость передачи Н= (0,8*72* (20-(-26))/0,5 = 5299 ВТ тепловой энергии Н= (0,8*72* (20-(-28))/0,5 = или тепловой 5529 ВТ поток (H) Н= (0,8*72* (20-(-30))/0,5 = Для 63 м2 5760 ВТ Н= (0,8*72* (20-(-34))/0,5 = 6220 ВТ Дерево Н= (0,0468*72* (20-(-26))/0,3 = 516 вт Н= (0,0468*72* (20-(-28))/0,3 = 539 вт Н= (0,0468*72* (20-(-30))/0,3 = 561 вт Н= (0,0468*72* (20-(-34))/0,3 = 606 вт Этот расчет при условии полной отсутствии потери тепла через потолок контактирующий с улицей, и отсутствие дверей и окон. Сравнительный анализ потока Разность температур Скорость передачи тепловой энергии или тепловой поток (H) 46 48 50 54 Площадь 63 кв м Площадь 72 кв м Бетон Дерево Бетон Дерево 4636 Вт 4838 Вт 5040 Вт 5443 Вт 452 Вт 471 Вт 491 Вт 530 Вт 5299 Вт 5529 Вт 5760 Вт 6220 Вт 516 Вт 539 Вт 561 Вт 606 Вт Если площадь поверхности стены больше, то тепловой поток больше. Если разность температур больше, то тепловой поток больше График зависимости разности температур от теплового потока для бетона и дерева. S=63 кв м Тепловой поток через бетон Тепловой поток через дерево 5500 540 5400 530 5300 520 5200 510 5100 500 5000 490 Тепловой поток через дерево Тепловой поток через бетон 4900 480 4800 470 4700 460 4600 450 4500 44 46 48 50 52 54 56 440 44 46 48 50 52 54 56 График зависимости разности температур от теплового потока для бетона и дерева. S=72 кв м Тепловой поток через бетон Тепловой поток через дерево 6400 620 610 6200 600 590 6000 580 5800 Тепловой поток через бетон 570 Тепловой поток через дерево 560 550 5600 540 530 5400 520 5200 510 44 46 48 50 52 54 56 44 46 48 50 52 54 56 Вывод. 1. Тепловой поток сквозь стену прямо пропорционален площади поверхности стены H~S Чем больше площадь тем больше тепловой поток 2. Тепловой поток H сквозь стену обратно пропорционален толщине стены L H ~ 1/ L 3. Тепловой поток зависит от коэффициент теплопроводности материала стены. 4. Тепловой поток через бетон больше чем через дерево. Бетон Тепловой поток=5644 Вт Дерево Тепловой поток=550 Вт