Приложение А (обязательное). Поправки к теплопроводности

Приложение А
(обязательное)

Поправки к теплопроводности

А.1 Поправка для учета нелинейной зависимости теплопроводности от температуры

В случае если результаты прямых измерений теплопроводности или расчеты не применяют, следует учитывать нелинейную зависимость теплопроводности от температуры путем введения поправки , значения которой приведены в таблице А.1.

Таблица А.1 - Значения поправки для учета влияния разности температур

Наименование изделия (материала)	Средняя плотность,	при разности температур*, К
		100	250	450
Изделия из каменной ваты:
- маты	50-70	1,04	1,08	1,12
- плиты	80-120	1,02	1,05	1,1
	130-150	1,00	1,02	1,05
	>160	1,00	1,00	1,02
- ламельный мат	30-40	1,02	1,10	1,15
	50-60	1,01	1,08	1,12
Изделия из стеклянной ваты:
- маты	30-45	1,03	1,06	1,10
- плиты	50-75	1,01	1,04	1,07
- ламельный мат	30	1,00	1,08	-
Изделия из кальциево-магниевового силиката:
- маты	80-110	1,02	1,06	1,10
- плиты
Ячеистое стекло	120-200	1,02	1,04	1,06
Вспученный перлит	60-80	1,01	1,02	1,05
Силикат кальция	100-200	1,01	1,02	1,05
Теплоизоляция с микропорами	300	1,00	1,01	1,02
* Если необходимо, применяют линейную интерполяцию. Примечание - В случае линейной зависимости . В случае если график зависимости теплопроводности от температуры имеет экстремум, необходимо использовать интегральное значение.

А.2 Коэффициент влияния влаги

Коэффициент влияния влаги на теплопроводность приведен в таблице А.2. Приведенные значения соответствуют остаточному количеству влаги в изделии.

Данные, приведенные в таблице А.2, не учитывают эффект массопереноса воды или водяного пара в изделиях.

Таблица А.2 - Коэффициент влияния влаги

Наименование материала	Содержание влаги ,	Коэффициент влияния влаги ,
Минеральная вата	<0,15	4
Вспененный полистирол	<0,10	4
Экструдированный вспененный полистирол	<0,10	2,5
Эластичная вспененная резина	<0,10	3,5
Вспененный полиуретан	<0,15	6
Фенольный пенопласт	<0,15	5
Вспененный поливинилхлорид	<0,15	8
Пробка	<0,10	6
Ячеистое стекло	0,00	0
Жесткие плиты на основе вспученного перлита, волокон и связующего	От 0 до 0,04	0,8

Коэффициент влияния влаги не применяют, если расчетная температура выше 100°С.

А.3 Поправка для учета влияния сжимаемости

Сжимаемость плоских изделий С, применяемых для теплоизоляции плоских поверхностей, определяют по формуле

, (А.1)

где - номинальная толщина изделия;

- толщина изделия в сжатом состоянии (в зависимости от условий эксплуатации).

Схема сжатия плоских теплоизоляционных изделий приведена на рисунке А.1.

Сжимаемость плоских изделий С, применяемых для теплоизоляции труб, определяют по формуле

, (А.2)

где d - толщина слоя теплоизоляции;

D - внутренний диаметр слоя теплоизоляции (наружный диаметр трубы).

Схема сжатия теплоизоляции труб приведена на рисунке А.2.

Поправку (например, для изделий из минеральной ваты) определяют по формуле

, (А.3)

где - коэффициент сжимаемости (значения приведены в таблице А.3);

- плотность теплоизоляционного изделия;

- средняя температура;

С - сжимаемость, вычисленная по формулам (А.1) или (А.2).

Таблица А.3 - Коэффициент для изделий из минеральной ваты при температурах от 50°С до 600°С

Плотность ,	Коэффициент ,
30	55
45	35
60	20
80	11
100	9
150	5

А.4 Поправка для учета влияния конвекции в материале

А.4.1 Общие положения

Эффект конвективного переноса тепла в теплоизоляционных изделиях из воздухопроницаемых материалов, например в изделиях из минеральной ваты, расположенных вертикально, следует учитывать, используя значение сопротивления продуванию воздушным потоком теплоизоляционного слоя. Если сопротивление продуванию воздушным потоком, измеренное в соответствии с ГОСТ EN 29053, больше, чем 50 , то влияние конвекции пренебрежимо мало для большинства случаев.

Виды систем теплоизоляции с различными вариантами расположения теплоизоляционного слоя приведены на рисунке А.3.

Формулы и графики для определения значений поправки , учитывающей влияния конвекции, разработаны на основании компьютерных расчетов и экспериментальных данных.

Исходные данные для расчета:

- толщина теплоизоляции d, м;

Примечание - Толщина d включает в себя толщину возможных внутренних воздушных прослоек, теплоизоляционного слоя и возможных внешних воздушных прослоек в метрах;

- средняя температура теплоизоляции, °С;

- разность температур на граничных поверхностях системы, К;

- теплопроводность системы при средней температуре (находится в пределах значений, указанных в таблице А.4);

- толщина теплоизоляционной системы Н, м.

Определяемые параметры:

- - параметр, учитывающий вид теплоизоляционной системы;

- - параметр, учитывающий возможное использование фольги в качестве пароизоляционного слоя;

- - удельное сопротивление теплоизоляционного слоя продуванию потоком воздуха, , измеренное в соответствии с ГОСТ EN 29053;

r - удельное сопротивление теплоизоляционного слоя потоку, .

Таблица А.4 - Параметры, используемые для определения влияния конвекции как функции сопротивления продуванию потоком воздуха

Номер кривой на диаграммах	Температура на теплой поверхности, °С	Средняя температура, °С	Теплопроводность,
1	180	100	0,050
2	440	230	0,075
3	580	300	0,100

Удельное сопротивление продуванию определяют по формуле

. (А.4)

Поправку для учета влияния конвекции определяют по формуле

, (А.5)

где Nu* - измененный критерий Нуссельта (см. рисунки А.4-А.6);

- определяют по таблице А.5;

- определяют по таблице А.6.

Таблица А.5 - Значения параметра для определения влияния конвекции в реальных условиях эксплуатации

Таблица А.6 - Значения параметра для определения влияния слоя фольги

А.4.2 Расчет поправки для учета конвекции

А.4.2.1 Общие положения

Сопротивление продуванию теплоизоляционного слоя воздушным потоком должно определяться с учетом удельного сопротивления потоку воздуха и толщины по формуле (А.4).

График выбирают из приведенных на рисунках А.4-А.6 в зависимости от общей толщины теплоизоляционного слоя .

На основании значений сопротивления продуванию воздушным потоком (горизонтальная ось) и кривой средней температуры теплой поверхности и соответствующей средней температуры теплоизоляционного слоя определяют измененный критерий Нуссельта Nu*. Если исходные данные находятся между двумя графиками, то проводят интерполяцию.

Для какой-либо известной теплоизоляционной системы с учетом воздухонепроницаемого слоя, например фольги, выбирают значения из таблицы А.5 и значения из таблицы А.6.

Рассчитывают поправку по формуле (А.5).

А.4.2.2 Пример расчета для теплоизоляционной системы без воздухонепроницаемого слоя

Вертикальный слой минеральной ваты теплопроводностью, приведенной в таблице А.4, имеет толщину 0,1 м. Материал входит в теплоизоляционную систему с внутренним и наружным воздушными зазорами, имеющую общую толщину 0,2 м, высоту - 2 м.

Удельное сопротивление потоку воздуха r = 20000 .

Средняя температура теплоизоляционного слоя 300°С, температура горячей поверхности 580°С, холодной 20°С.

Воздухонепроницаемый слой отсутствует.

Расчетные данные:

d = 0,10 м;

м;

Н = 2 м;

r = 20000 .

По формуле (А.4) определяют удельное сопротивление теплоизоляционного слоя продуванию потоком воздуха:

.

На кривой 3 рисунка А.4 по значению находят значение измененного критерия Нуссельта Nu*, Nu* = 1,11.

По таблице А.5 определяют значение , по таблице А.6 - .

По формуле (А.5) определяют поправку :

.

А.4.2.3 Пример расчета для теплоизоляционной системы с воздухонепроницаемым слоем

Расчет для теплоизоляционной системы с воздухонепроницаемым слоем из фольги выполняют, используя данные, приведенные в А.4.2.2, и значение , приведенное в таблице А.6.

По формуле (А.5) определяют поправку :

.

А.4.2.4 Пример расчета для теплоизоляционной системы без воздухонепроницаемого слоя для определения влияния толщины и высоты теплоизоляционной системы

Расчетные данные:

d = 0,20 м,

м,

Н = 3 м,

r = 20000 .

По формуле (А.4) определяют удельное сопротивление теплоизоляционного слоя продуванию потоком воздуха:

.

На кривой 3 рисунка А.5, по значению находят значение измененного критерия Нуссельта Nu*, Nu* = 1,2.

По таблице А.5 определяют значение , по таблице А.6 - .

По формуле (А.5) определяют поправку :

.

А.4.2.5 Пример расчета для теплоизоляционной системы с воздухонепроницаемым слоем - фольгой (влияние воздухонепроницаемого слоя значительное)

Для установления влияния фольги как воздухонепроницаемого слоя для расчета принимают по таблице А.6:

.

А.5 Поправка для учета влияния толщины материала

Поправку к теплопроводности для учета влияния толщины слоя теплоизоляционного материала определяют по формуле

, (А.6)

где - толщина, для которой была измерена теплопроводность;

- толщина теплоизоляционного слоя в условиях эксплуатации;

- коэффициент влияния толщины, определяемый по таблице А.7.

Таблица А.7 - Коэффициент влияния толщины материала, проницаемого для инфракрасного излучения (температура от 20°С до 60°С)

Плотность материала* ,	Толщина материала , мм
	20	40	60	80	100
20	0,92	0,93	0,94	0,96	0,98
40	0,93	0,94	0,96	0,98	0,99
60	0,94	0,96	0,98	0,99	0,99
80	0,96	0,98	0,99	0,99	1,00
100	0,98	0,99	0,99	1,00	1,00
120	0,99	0,99	1,00	1,00	1,00
* Приведенные значения справедливы в указанных диапазонах плотности минеральной ваты и других теплоизоляционных материалов с малыми порами. В материалах с большими порами, например в перлите, влияние инфракрасного излучения на теплопроводность велико и при большой плотности.

А.6 Коэффициент учета влияния отрытых стыков

Эффект влияния отрытых стыков вследствие разных коэффициентов теплового расширения теплоизоляции и основания (например, выполненного из стали) должен учитываться введением следующих поправок:

- для теплоизоляции в один слой ;

- для теплоизоляции в два слоя ;

- для теплоизоляции в три и более слоев .

Примечание - Значения перечисленных поправок приведены со значительным запасом.