Теплопередача в изоляции пенополиуретаном и минеральной ватой

Аннотация

пенополиуретан - один из самых эффективных и высокоэффективных изоляционных материалов, позволяющий очень эффективно экономить энергию при минимальной занимаемой площади.

Лучшая изоляция в зданиях вносит значительный вклад в реализация, а также принесет дополнительные преимущества:

• экономия энергии, в результате чего снижаются счета за электроэнергию как для частных лиц, так и для стран. Это поможет повысить конкурентоспособность Европы в целом.

• защита окружающей среды: более строгие требования к изоляции могут сократить выбросы CO2 на 5%.

В этой статье мы прочитаем разницу между использованием минеральной ваты и пенополиуретана при моделировании дома.

Введение

Будь то подошва для обуви, матрас, рулевое колесо или изоляция - наш мир сегодня немыслим без полиуретана. В мире спорта или отдыха, дома или в машине полиуретаны оказывают положительное влияние на нашу повседневную жизнь.

Они нужны везде. В зависимости от рецептуры и основной химической смеси спектр свойств полиуретанов может быть точно определен во время производства - жесткие, мягкие, цельные или компактные. Результат: индивидуальные и экономичные решения для (почти) любой области применения.

Когда дело доходит до теплоизоляции зданий, жесткий пенополиуретан является экономически эффективным изоляционным материалом для нового строительства, поскольку он имеет низкую теплопроводность, не имеющую себе равных среди других традиционных продуктов. Кроме того, жесткий пенополиуретан идеально подходит для ремонта, когда упор делается на энергоэффективность. Модернизация изоляции в оболочках существующих зданий может снизить среднее потребление энергии более чем на 50%, а жесткий пенополиуретан упрощает установку. Низкая теплопроводность означает более тонкую изоляцию для любого указанного уровня изоляции, а более тонкая изоляция означает, что ее легче вписать в полость здания. Изоляционные характеристики чрезвычайно высоки даже при небольшой толщине материала. Наконец, хорошие механические свойства и отличная адгезия к другим материалам открывают широкую область применения.

Благодаря оптимальным изоляционным характеристикам изоляционные материалы из жесткого пенополиуретана очень универсальны. Ассортимент продукции варьируется от изоляционных плит для кровли, стен, полов и потолков до изоляции оконных рам и пенопластов, а также сэндвич-панелей с металлической облицовкой для промышленных зданий.

Методы

Чтобы проанализировать влияние коэффициента теплопередачи и понять влияние планировки здания, была создана численная модель с использованием программного обеспечения ANSYS для получения результатов.

При моделировании использовались мелкие сетки, размер элемента 0,03 мм использовался для сетки стен.

Свойства пенополиуретана были взяты у компании Ecotermix для расчета и моделирования моделирования.

Теплопроводность - это свойство материала проводить тепло, которое оценивается в первую очередь с точки зрения закона Фурье для теплопроводности.

Закон теплопроводности, также известный как закон Фурье, гласит, что скорость теплопередачи через материал во времени пропорциональна отрицательному градиенту температуры и площади, перпендикулярной градиенту, через которую течет тепло.

Термическое сопротивление - это тепловое свойство и мера разницы температур, с помощью которой объект или материал сопротивляются тепловому потоку. Тепловое сопротивление обратно пропорционально теплопроводности. Подобно тому, как электрическое сопротивление связано с проводимостью электричества, тепловое сопротивление может быть связано с проводимостью тепла. Тогда закон теплопроводности Фурье для стены можно выразить как:

Модель моделируется как 4 стены, соединенные друг с другом, что приближает моделирование к домашней атмосфере. Температура внутри дома установлена на уровне 22 градусов, а на улице -50 градусов по Цельсию. Исследованию подвергается тепловая конвекция.

Результат

Потери тепла - это уменьшение количества тепла, существующего в пространстве, в результате передачи тепла через стены, крышу, окна и поверхности здания. Мы рассчитываем теплопотери путем умножения значений площади, разницы температур внутренней и внешней поверхностей и величины теплопотерь материала. Конвекционные теплопотери - это теплопотери при вентиляции горячих процессов.

Общие тепловые потери объекта также включают потери, связанные с излучением, конвекцией и теплопроводностью. Нет материала, который полностью предотвращает теплопотери, остается только минимизировать тепловые потери. Ватт - единица тепловых потерь.

Результаты принимаются через 500000 секунд с момента запуска, чтобы получить плавный и точный результат. С начала теста состояние является турбулентным, поэтому должно пройти время, чтобы получить переходный результат.

На рис.2 показан общий тепловой поток для (1) пенополиуретана (2) минеральной ваты.

Наблюдая за рисунком 2, мы можем выяснить, что тепловой поток у стены в пенополиуретане и минеральной вате составляет примерно 17,917 Вт / м2 и 31,498 Вт / м2 соответственно.

Таким образом, мы можем рассчитать общие потери тепла от стены для обоих случаев.

Общие тепловые потери для полиуретана составляют 860,16 Вт, а общие тепловые потери для стены, в которой в качестве тепловой защиты использовалась минеральная вата, - 1511,904 Вт.

В результате использование пенополиуретана для тепловой защиты дома значительно снизит тепловые потери по сравнению с минеральной ватой. Чтобы быть более конкретным, чем меньше общая потеря тепла, тем лучше защита для удержания временного содержания внутри.

Температура рассчитывается при моделировании стен с использованием полиуретана и минеральной ваты. С самого начала температура снаружи составляет -50 градусов, а внутри - 22 градуса по Цельсию. Для получения точного результата симуляция длится 500 000 секунд. температура по истечении указанного времени была проверена внутри.

На рисунке 2 показана температура после испытания на стене для (1) пенополиуретана (2) минеральной ваты.

Как показано на рисунке 3, на основании расчетов и данных мы сделали вывод, что по истечении времени испытания температура на стене составляет 20,361 градуса и 18,92 градуса Цельсия для полиуретана и минеральной ваты соответственно.

Заключение

Мы наблюдали характеристики полиуретана и минеральной ваты по теплопроводности. Фактически, полиуретан показывает отличные характеристики по сравнению с минеральной ватой в случае сохранения тепла. В этой статье свойства полиуртана от компании Ecotermix были использованы для просмотра характеристик при моделировании. Мы пришли к выводу, что использование полиуретана намного лучше, чем минеральной ваты, чтобы сохранить тепло.