Всё что надо знать о строительной физике или ликбез для самостройщика - 2

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Спасибо! Правда, это не совсем то, что хотелось.
С прикладной точки зрения интересует график остывания внутренней поверхности двухслойной стены, при отключении отопления и при начальных условиях +20/-20 гр. Т. е. график изменения температуры в зависимости от времени. Можно ли такой график можно представить какой-либо Excel-моделью?

 

Ваша многослойная конструкция имеет элементы с разными постоянными времени.
Если Вы хотите узнать как быстро она остынет, то необходимо максимальное значение постоянной времени умножить на 4 (5,12 х 4 = 20,48 часов). Через это время процесс охлаждения закончится. Другими словами, через 20,48 часа температура на внутренней поверхности стены сравняется с температурой наружного воздуха

 

Практикой такое утверждение не подтверждается, падало до 3-7 градусов.

 

Расчеты сделаны при полном отсутствии тепловых потоков изнутри. Т. е. внутри нет тепловых "аккумуляторов".
Такой анализ позволяет выбрать конструкцию стен и материал для утепления - без ЛИШНИХ ограничений.

 

спасибо!
по всем вашим таблицам - если стена в 2 раза толще - корректно ли все данные умножить на 2?

 

Нет, толщина конструкции в формулах постоянной времени находится в квадрате

 

Это надо составить и решить дифуравнения и их решение (ну или хорошее приближение) можно будет оформить формулами екселя для построения графика.

 

И в институте это давалось не легко, а по прошествии 30 лет (буквально) — и подавно.

 

Вообщем можна вместо числения дифуравнений делать моделирование условно одинаковых электросхем в древних програмах для эвм

переход -
температура - напряжение (градусы - вольты)
теплоемкость - (электро) емкость (дж/кг - фарады)
сопротивление - сопротивление (к/вт - омы)

стена это простая рс модель с распределенными параметрами - потому разбивать стену на набор рс цепочек (хотя бы 10 шт на каждый слой). потом ставить начальные условия статичные (вручную или автозарядом емкостей через сопротивления при заданом перепаде температур (напряжений) - моделировщики позволяют сохранять результаты моделирования в файлики начальных условий
потом выключать отопление внутрях (например ставить сопротивление входа условно безконечное для сохранения схемы по узлам) и смотреть результат падения температур в любом узле.

Для гомостены и микрокапа8 выходит так -
модель под заряд -


источник v1 - DC 0 - 0 градусов снаруж
источник v2 - зарядка стены - импульсный v1 0 v2 20 (градусов внутрях при отоплении) длительность 500 секунд, период 3000 секунд (дает импульс от 0 до 20 градусов на 500 секунд и потом 0 градусов до конца периода 3000 секунд.
Запуск числений с разряженой всей стеной до 0 градусей -

первый слой нутрености стены прогрелся до 18 градусей, наружность прогрелась до 1.5 градуса (установка статичных температур примерно через 100 секунд). р13 - сопротивление отдачи с наружности стены в условные 0 градусей (точка 13). точка 12 - наружность стены.

теперь сохранить результаты зарядки стены в файлик


теперь выключить отопление (v2 = 0) но для устранения утечки через v2 - поставить р14 условно большим (1е9) - разряд стены с числением от сохраненных значений


температура внутрях упала к около 0.3 градуса через около 240 секунд.

для гетеро стены (из двух слоев) - соотв последовательность из двух рс цепочек с разной пост времени (сопротивления р и емкости с) -
внутрях камень в 10 раз тяжелее ваты с р 0.1 и теплоемкостью 10 -

разряд -

остывание нутренностей до 0.3 градуса за около 2900 секунд.

для приведения р и с к реальной вате и камням надо перевести теплосопротивление и теплоемкость правильнее для получения реальных секунд.
сумма р в слое должна быть равна теплосопр слоя стены и сумма с слоя должна быть равна теплоемкости слоя.

задавая вариант пульсирования v1 можно посмотреть как будет менять себя температура нутренностей от изменения наружней темп и без отопления - типа летом -

нормальные програмы для моделирования строений должны показывать похожие графики че будет внутрях при изменении погоды снаруж и при разных вариантах стен-потолка и др частей изделия уже в 17 году при прогрессе техноц - но похоже нету таких.

 

Формулы для перевода для 1 см стены по толщине такие получились - тп - теплопр - те - теплоемк - пл - плотность

р = 100/тп
с = те*пл*1е-5

Для сосны
р = 667
с = 11.5

Для бетона (цемент-песок плотности 1800)
р = 57.1
с = 15.1

Для ваты (плотности 100 и 400)
р = 2000
с = 3.36 (пл 400)
с = 0.84 (пл 100)

Разряд стены 15 см из сосны от 20 до 0 градусов такой выходит (снутрей)

16 градусов через около 62000 секунд - около 17 часов.

Разряд гетеро стены из 5 см бетона снутрей и 10 см ваты400 снаруж-

зеленый - наруж сторона бетона. разряд бетона идет почти цельным куском с малым перепадом температур и малой экспонентной кривизной.
Таки выигрыш заметен - 16 градусов через 380000 сек - 105 часов.

При одинаковой толщине стены 15 см при разных толщинах бетона и ваты (400) остывание до 16
5 бетона 10 ваты - 380т.с.
7.5 бетона и 7.5 ваты - 400 т. с.
12 бетона и 3 ваты - 250 т. с
3 бетона и 12 ваты - 280 т. с.

Типа медленее всех будет остывать стена из примерно поровну по толщине пескобетона и ваты (400). Но разница даже при отношении до 1/3 только процентов 30 по времени. Хотя при тонкой вате около 1 к 4 доходит до 2 раз уже.

 

это тоже примерно обычная падающая экспонента. отношение толщин тама выбрано вполне терпимое.
вот график времени остывания нутрености стены из пескобетона и ваты100 при толщине 15 см и в зависимости от толщины бетона и ваты

выходит минимум скорости остывания вполне достигнут уже при толщине камня и вате около 1/3 и начинает падать после 1/1. максимальная разница во времени между только ватой и пескобетоном 1 см - около 40/6.1=6.5 раз. а разница между 1 см бетона и самым лучшим около 6..7 см около 120/40=3 раза.

 

По дереву расчет получился, а вот с бетоном и ватой - не все ладно.
Можно дать графики бетона и ваты - раздельно?

Это понятно. А как бы выразили поток тепла?
И как Вы выбираете величину R14? R13?

 

Так это как раз поток джоулей - в электромодели это кулоны (в секунду (амперы) - скорость потока - мощность).
Он заряжает и разряжает емкости и создает падение напряжения-градусов на сопротивлениях.

р14 со стороны отопления определяет наличие или отсутствие отопления (т.к. при разрыве цепи будет изменена структура и программа откажет в использовании файла сохраненных значений температуры заряженой структуры). малое значение - отопление включено. это примерно сопротивление от воздуха до поверхности стены или еще точнее от источника отопления до поверхности.
для моделирования выключения отопления просто поставить большое значение - типа 1е9.

р13 это сопротивление от поверхности стены до вселенной (ну хотя бы атмосферных газов с измеряемой контактными термометрами температурой) - в принципе для отсутствия больших скачков имхо можно брать примерно равным сопротивлению наруж элемента стены (ваты с воздухом).

 

Может попробовать температуру указывать в градусах Кельвина?

 

да вообщем-то с учетом большой разности сопротивлений и теплоемкости бетона и ваты - разряд примерно равен одной с бетона (общей) и одной р ваты (общей по толщине). какие-нить заметные фефекты от распределенностей будут мож в стенах с толщиной около метра и больше.

вата400 это похоже таки излишняя фантазия - гражданские фуфловаты это около 30..90 и промышленные ваты это около 120..150 мож только. у мя 2 куб м промышленой ваты весят около 250 кг - значит про 400 была таки ошибка.