Chương 3: Truyền nhiệt và cách nhiệt của các kết cấu bao
che
(heat transfer & thermal isulation)
3.1. Một s ố khá i niệm c ơ bả n về tru yề n nhiệ t
- Một số k
hái niệ m
- Các phư ơ ng thức tru yề n nhiệ t
3.2. Truy ề n nhi ệt ổn địn h qu a KC B C
•
3.2.1. Bà i toán truyề n nhiệ t ổn đ ịnh m ộ t chiề u ha y bà i toá n c á c h nhi ệ t c ho k ế t cấ u tron g m ùa lạnh
•
3.2.2. Yê u cầ u cá ch nhiệ t chống lạ n h
3.3. Truy ề n nhi ệt da o độn g điề u hòa qua KC B C
•
3.3.1. Bà i toán truyề n nhiệ t da o độn g điề u hòa tron g m ùa hè ha y bà i toán c á c h n hiệ t ch o kế t cấu trong m ùa nóng
•
3.3.2. Yê u cầ u cá ch nhiệ t chống nón g
3.4. Cá c h n hiệ t cho má i và tườ ng

3.1. Khái niệm cơ bản về truyền nhiệt

3.1. Khái niệm cơ bản về truyền nhiệt
-
Trường nhiệt : sự phân bố nhiệt độ trong môi trường vật chất
Ổn định / không ổn định
Biến thiên theo 1,2,3 chiều không gian
+ nhiệt độ biến thiên theo 1 chiều trong không gian: thường xảy ra trên mảng tường
phẳng
δt/δx ≠ 0, δt/δy = 0, δt/δz = 0
+ nhiệt độ biến thiên theo 2 chiều trong không gian: thường xảy ra ở các góc tường

.h hay W/m
2
.
o
C
- q
d
: cường độ dòng nhiệt, lượng nhiệt đi qua 1 m
2
trong thời gian
1h;

-
λ : hệ số dẫn nhiệt của VL, phụ thuộc vào nhiều yếu tố:
+ Tính chất vật liệu (KL-sắt, nhôm… hay phi kim-gạch, gỗ, đá, kính)
(kcal/m.h.oC).
Gạch: λ = 0,65 – 0,7 kcal/m.h.oC, BTCT: λ = 1,33 kcal/m.h.oC
+ Độ rỗng hay tỷ trọng của VL: càng nhiều độ rỗng thì càng dẫn nhiệt
càng kém, trở thành các VL cách nhiệt;
+ Độ ẩm: khi khô dẫn nhiệt kém, cách nhiệt tôt, ẩm dẫn nhiệt tốt,
cách nhiệt kém;
+ Cấu trúc VL: cấu trúc tinh thể (dẫn nhiệt rất mạnh do tinh thể có
cấu trúc kết hợp mạnh mẽ, nên dẫn nhiệt tốt), cấu trúc tự do, cấu
trúc dạng sợi.

Dẫn nhiệt - Heat Conduction
Q = kA (t
1
– t
2

2
.
o
C
- qđ : lượng nhiệt trao đổi khi tiếp xúc với không khí của 1m
2
trong 1h
(kCal/m
2
.h.
o
C), (W/m
2
.
o
C);
- h
đ
: phụ thuộc vào tốc độ không khí, trạng thái, vị trí và tính chất bề mặt
Tại bề mặt nhám sẽ xảy ra đối lưu kém hơn bề mặt nhẵn ;

Đối lưu trong đời sống ( Convection in life)
và trong tự nhiên (Natural Convection)
Hot water rises,
cools, and falls.
Heated air rises,
cools, then
falls. Air near
heater is
replaced by cooler

C
τ
1
, τ
2 :
nhiệt độ bề mặt kết
cấu,
0
C
d: chiều dày kết cấu, m.
Trao đổi nhiệt đối lưu
(convection)

q
đ
= 
đ
( τ - t
k
)
t
k
q
b
: cường độ dòng nhiệt, kcal/m
2
h
hoặc W/m
2
h


3.2.3. Bức xạ nhiệt
•
Tất cả các bề mặt có nhiệt độ>độ 0 tuyệt đối đều có khả năng búc xạ nhiệt
vào môi trường, vật thể có nhiệt độ cao phát ra sóng ngắn (mặt trời), vật
thể có nhiệt độ thấp phát ra sóng dài (bề mặt kiến trúc – bức xạ sóng dài).
•
Lượng nhiệt đơn vị vật thể bức xạ vào không gian theo định luật Stefan-
Bolzmann như sau :
q
b
= C(T/100)
4
, kcal/m
2
.h
- q
b
: lượng nhiệt đơn vị
- T : nhiệt độ bề mặt của vật,
o
K ;
- C : hệ số bức xạ nhiệt ;
- Co = 4,9 kCal/m
2
.h.K
4
: hệ số bức xạ nhiệt cực đại của vật đen tuyệt đối.
•
Chấp nhận trao đổi nhiệt = bức xạ giữa 2 bề mặt kết cấu song song và

Nếu vật có nhiệt độ bề mặt T (đo bằng
độ Kelvin), làm bằng vật liệu có hệ
số bức xạ nhiệt C thì lượng nhiệt mà
1m
2
bề mặt do nó phát ra trong 1 giờ
là
q
b
= 10
- 8
CT
4
, kCal/m
2
h
Vật đen tuyệt đối có hệ số C = max =
C
0
= 4,9 kCal/m
2
hK
4
Vật liệu xây dựng ( vật xám) có C < C
0
Bê tông C = 3,1
Gạch nung C = 4,6 – 4,7

Stefan-Boltzmann Law of Radiation
Energy radiated per second:

4
= 550 watts (5 light bulbs)

-
The sun provides about 1000 watts per square
meter at the Earth's surface. 30 % is reflected by
human skin. 700 watts is absorbed per square
meter. sun & solar radiation
Temperature of surface (effective) 6000K
3.846×1026 W
energy is produced by nucle fusion, that converts
hydrogen into helium
Solar cooker
Pipes in Solar Panels are Painted Black

Hấp thụ và tỏa nhiệt bằng bức xạ
•
Absorption and Emission of Radiation

•
Energy out = Energy in
Emitted energy/Incident energy = Emissivity = e.

Black Bodies
•
Black Bodies
•