Tepelný tok obstavby

Tabuľka na výpočet tepelného toku cez stenu: prenos_tepla_z_pece.ods.

Postup výpočtu

Vpisujú sa hodnoty teplôt do žltých okienok, kým všetky tri tepelné toky [W/m2], napísané modrou farbou, nie sú rovnaké. Napríklad:

šamotová tehla 6 cm:

Tehla plná TP20:

Duté tehly:

1 dutina:

2 dutiny:

3 dutiny:

Šamot 6 cm a hlinená omietka 2 cm:

Výmenník tepla pod omietkou

Ak chceme umiestniť tepelný výmenník s rúrkami a vodou na šamotový plášť 6 cm, výmenník zakryjeme 5 cm hlinenou omietkou. Bude náš zaujímať či nevyvrie voda vo výmenníku:

Záver: Výmenník bude mať v priemere teplotu 76 ?C, voda za bežných okolností nevyvrie.

Viacvrstvový plášť

Pre akumulačnú pec s plášťom môžem pre vzduch uvažovať tieto hodnoty:

  1. vzduchová medzera široká 5 cm v plášti, alfa =
    - vodorovná hore: 6,25
    - svislá: 5,5
    - vodorovná dole: 4,35
  2. vonkajší povrch plášťa:
    - vodorovný hore: 10
    - svislý: 7,7
    - vodorovná dole: 5,9
  3. Tepelný tok cez viacvrstvový plášť môžeme odhadnúť pomocou súčtu tepelných odporov, porovnaním s odpormi v tejto tabuľke:

    MateriálR
    šamot 6 cm0,038
    plná tehla 6,5 cm0,12
    1 dutinová tehla s VC maltou0,29
    hlinená omietka 1 cm0,012
    hlinená omietka 5 cm0,063

    Napríklad máme šamotový plášť, na ňom výmenník s rúrkami a vodou a na tom 5 cm omietky. Tepelný odpor 6 cm šamotu a 5 cm hliny je porovnatelný s plnou tehlou 6,5 cm (TP20). Tepelný tok cez plášť bude 400 W/m2, z výmenníku môžeme oberať orientačne 600 W/m2.

    Hodnoty emisivity bežných materiálov

    Zdroj informácií: http://termo.webnode.sk/zaujimavosti/emisivita/

    Hliník, leštený 0,05
    Hliník, hrubý povrch 0,07
    Hliník, silno zoxidovaný 0,25
    Azbestová doska 0,96
    Azbestová tkanina 0,78
    Azbestový papier 0,94
    Azbestový plát 0,96
    Mosadz, matná, zašlá 0,22
    Mosadz, leštená 0,03
    Tehla, bežná 0,85
    Tehla, glazovaná, hrubá 0,85
    Tehla, žiarovzdorná, hrubá 0,94
    Bronz, porézní, hrubý 0,55
    Bronz, leštený 0,1
    Uhlík, čištený 0,8
    Litina, hrubý odliatok 0,81
    Uholný prach 0,96
    Chrom, leštený 0,1
    Jíl, vypálený 0,91
    Beton 0,54
    Meď, leštená 0,01
    Meď, komerčne vyleštená 0,07
    Meď, zoxidovaná 0,65
    Meď, čierno zoxidovaná 0,88
    Elektrotechnická páska, čierna plastová 0,95
    Glazúra ** 0,9
    Umakart 0,93
    Zmrzlá zemina 0,93
    Sklo 0,92
    Sklo, matné 0,96
    Zlato, leštené 0,02
    Ľad 0,97
    Železo, za tepla válcované 0,77
    Železo, zoxidované 0,74
    Železo, galvanizovaná tabuľa, leštená 0,23
    Železo, galvanizovaná tabuľa, zoxidovaná 0,28
    Železo, lesklé, leptané 0,16
    Železo, kované, leštené 0,28
    Bakelit, lakovaný 0,93
    Lak, čierny, matný 0,97
    Lak, čierny, lesklý 0,87
    Lak, biely 0,87
    Lampová čerň 0,96
    Olovo, šedé 0,28
    Olovo, zoxidované 0,63
    Olovo, červené, práškové 0,93
    Olovo, lesklé 0,08
    Ortuť, čistá 0,1
    Nikel, poniklovaná litina 0,05
    Nikel, čistý, leštený 0,05
    Náter so strieborným povrchom** 0,31
    Náter, olejový, priemerný 0,94
    Papier, čierny, lesklý 0,9
    Papier, čierny, matný 0,94
    Papier, biely 0,9
    Platina, čistá, leštená 0,08
    Porcelán, glazovaný 0,92
    Kremeň 0,93
    Pryž 0,93
    Šelak, čierny, matný 0,91
    Šelak, čierny, lesklý 0,82
    Sneh 0,8
    Oceľ, galvanizovaná 0,28
    Oceľ, silno zoxidovaná 0,88
    Oceľ, čerstvo válcovaná 0,24
    Oceľ, hrubý povrch 0,96
    Oceľ, zrezivelá 0,69
    Oceľ, poniklovaná tabuľa 0,11
    Oceľ, válcovaná tabuľa 0,56
    Lepenka 0,92
    Cín, leštený 0,05
    Wolfram 0,05
    Voda 0,98
    Zinková tabuľa 0,2

    *Emisivity takmer všetkých materiálov sú merané pri teplote 0 °C a pri pokojovej teplote se nijako zásadne nelíšia.

    **Náter so strieborným povrchom je meraný pri teplote 25 °C a glazurový náter pri 27 °C.

    Fyzikálny model

    Využíva sa tu spojitosť výkonu, teda že výkon prechádzajúci z jadro do plášťa, výkon prechádzajúci plášťom a výkon vystupujúci z plášťa do miestnosti je rovnaký.

    Použité vzorce

    Fí - je tepelný tok [W/m2]

    Prenos tepla žiarením: Fí = epsilon . 5,67 . (T/100)4 ..... kde epsilon - je emisivita materiálu, S - plocha telesa, T - termodynamická teplota [K]. Emisivita ? je schopnosť materiálu vyžarovať teplo žiarením, ? má hodnotu od 0 do 1. Napríklad liatina, alebo stena má epsilon = 0,8 - 0,9, leštený nerez alebo hliník ? = 0,1 - 0,2. Emisivita sa obvykle číselne rovná absorbčnej schopnosti A.

    Prenos tepla prúdením: P = alfa . dT ..... kde alfa je koeficient prenosu prúdením, koeficienty sú uvedené nižšie, dT je rozdiel teplôt medzi stenou a vzduchom [K, C].

    Prenos tepla vedením: P = dT . lambda / d ..... kde dT je rozdiel teplôt na protiľahlých stranách materiálu, ? je súčiniteľ tepelnej vodivosti materiálu, d je šírka materiálu.

    Medzi jadrom a vnútrom plášťa sa prenáša teplo žiarením a prúdením, cez plášť sa prenáša teplo vedením, medzi plášťom a miestnosťou sa opäť prenáša žiarením a prúdením. Výsledný žiarivý tok medzi dvoma stenami je daný rozdielom žiarevých tokov jednotlivých stien.

    Izolačná obstavba a teplovzdušný odber tepla

    Priemerný výkon pece závisí iba od množstva spáleného dreva a intervalov jeho nakladania. Pri použití izolačných tehál treba upraviť aj intervaly nakladania.

    Materiál plášťa ovplyvňuje rýchlosť chladnutia pece, teda teplotné výkyvy. Tepelne vodivý materiál chladne rýchlo, výkyvy sú väčšie. Tepelne izolačný materiál chladne pomalšie, pec hreje stabilnejšie, ale pri vysokých hodnotách tepelného odporu sa prehrieva jadro. Priemerný výkon je daný teplotou jadra a tepelným odporom plášťa. Jadro musí byť teplejšie aby dostalo cez tepelný odpor plášťa priemerný výkon. Iným spôsobom ako stabilizobať výkon pece je zvýšiť hmotnosť jadra. Voľba vhodného materiálu plášťa ušetrí tony drahého šamotu do jadra. Napríklad 3,5 tonové šamotové jadro a 6 cm šamotový plášť môže hriať rovnako stabilne ako 1,8 tonové jadro a plášť z dutých tehál.

    Pec môže vykurovať viac miestností, pričom v každej môže byť iná plocha plášťa a požadovaný výkon pece. Dá sa to dosiahnúť rôznymi materiálmi v plášti.