TIÊU CHUẨN XÂY DỰNG VIỆT NAM

CẤU KIỆN VÀ CÁC BỘ PHẬN  CỦA CÔNG TRÌNH -

NHIỆT TRỞ VÀ ĐỘ TRUYỀN NHIỆT -  PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN

BUILDING COMPONENTS AND BUILDING ELEMENTS - THERMAL

RESISTANCE AND THERMAL TRANSMITTANCE- CALCULATION

METHOD

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định phương pháp tính nhiệt trở và độ truyền nhiệt của các cấu kiện và các bộ phận của công trình, trừ các cửa đi, cửa sổ và các bộ phận khác có lắp kính, các cấu kiện có liên quan đến việc truyền nhiệt xuống đất, các cấu kiện mà không khí lọt qua được.

Phương pháp tính được dựa trên độ truyền nhiệt thiết kế thích hợp hoặc nhiệt trở của vật liệu và các sản phẩm có liên quan.

Phương pháp này áp dụng cho các cấu kiện và các bộ phận của công trình bao gồm các lớp chịu nhiệt đồng nhất (kể cả các lớp không khí).

Tiêu chuẩn này cũng quy định phương pháp gần đúng có thể áp dụng cho các lớp chịu nhiệt không đồng nhất, trừ những trường hợp lớp cách nhiệt có cầu nối bằng kim loại.

2. Tiêu chuẩn trích dẫn

ISO 10456 - 1. Cách nhiệt- Vật liệu và sản phẩm xây dựng - Xác định giá trị nhiệt quy định và theo thiết kế.

TCXDVN 299: 2003 (ISO 7345: 1987).  Cách nhiệt- Các đại lượng vật lý và định nghĩa.

3. Định nghĩa và ký hiệu

3.1. Định nghĩa

Các thuật ngữ dưới đây và nêu trong TCXDVN..299: 2003 (ISO 7345:1987) Cách nhiệt- Các đại lượng vật lý và định nghĩa được áp dụng cho tiêu chuẩn này.

3.1.1. Cấu kiện công trình: Phần chính của công trình như tường, sàn, hoặc mái.

3.1.2. Bộ phận công trình: Cấu kiện công trình hoặc một phần của cấu kiện

Ghi chú: Trong tiêu chuẩn này từ “bộ phận” được dùng để chỉ cả cấu kiện và bộ phận. 

3.1.3. Giá trị nhiệt thiết kế: Độ dẫn nhiệt thiết kế hay nhiệt trở thiết kế.

Ghi chú: Một sản phẩm xác định có thể có nhiều giá trị nhiệt thiết kế đối với các ứng dụng khác nhau và  các điều kiện môi trường khác nhau       

3.1.4. Độ dẫn nhiệt thiết kế: Giá trị độ dẫn nhiệt của vật liệu xây dựng hoặc sản phẩm trong  những điều kiện bên trong và bên ngoài cụ thể, có thể được coi là những tính năng đặc trưng của vật liệu hay sản phẩm đó khi liên kết với một bộ phận công trình.           

3.1.5. Nhiệt trở thiết kế: Giá trị nhiệt trở của sản phẩm xây dựng trong những điều kiện bên trong và bên ngoài đặc biệt, được coi là những tính năng đặc trưng của sản phẩm đó khi  liên kết với bộ phận công trình.          

3.1.6. Lớp chịu nhiệt  đồng nhất: Lớp có độ dày không đổi có đặc tính dẫn nhiệt như nhau hoặc được coi là như nhau.

3.2. Ký hiệu và đơn vị

4. Nguyên tắc.

Nguyên tắc của phương pháp tính, đó là:

a)      tính được nhiệt trở của từng phần chịu nhiệt đồng nhất của cấu kiện

b) kết hợp nhiệt trở của từng thành phần đơn lẻ để tính được tổng nhiệt trở của cấu kiện, kể cả tác động của nhiệt trở bề mặt (tại những nơi thích hợp).          

Nhiệt trở của các bộ phận đơn lẻ được tính toán theo quy định ở mục 5.1.

Các giá trị của nhiệt trở bề mặt quy định ở mục 5.2 phù hợp với hầu hết các trường hợp. Phụ lục A đưa ra quy trình tính toán chi tiết cho các bề mặt bức xạ nhiệt thấp, với tốc độ gió bên ngoài xác định và bề mặt không phẳng.

Các lớp không khí nêu trong tiêu chuẩn này được xem như là lớp chịu nhiệt đồng nhất. Giá trị nhiệt trở của các lớp không khí lớn với bề mặt bức xạ nhiệt cao được quy định trong mục 5.3 và phụ lục B đưa ra quy trình tính toán cho các trường hợp khác.

Nhiệt trở của các lớp được tính toán kết hợp như sau:

Đối với các cấu kiện có lớp chịu nhiệt đồng nhất, thì tổng nhiệt trở được tính theo quy định trong mục 6.1 và độ truyền nhiệt theo quy định trong mục 7.

Đối với các cấu kiện có một hoặc nhiều lớp chịu nhiệt không đồng nhất, thì tổng nhiệt trở  được tính theo quy định trong mục 6.2 và độ truyền nhiệt theo quy định trong mục 7.

Đối với các cấu kiện có lớp chịu nhiệt dạng hình nêm thì tính toán độ truyền nhiệt hoặc tổng nhiệt trở  theo quy định ở phụ lục C.

Cuối cùng, việc hiệu chỉnh độ truyền nhiệt được lấy theo phụ lục D, có tính đến hiệu ứng của các khe không khí cách nhiệt, các mối nối cơ khí xuyên qua lớp cách nhiệt và sự đọng nước trên mái dốc ngược.

Độ truyền nhiệt theo cách tính như trên được áp dụng giữa các môi trường tác động lên mỗi phía của cấu kiện được đề cập, ví dụ như các môi trường bên trong và các môi trường bên ngoài, hai môi trường bên trong trong trường hợp có vách ngăn, môi trường bên trong với không gian không được nung nóng. Quy trình tính toán đơn giản hoá được quy định trong mục 5.4 để xử lý không gian không được nung nóng tác động như là một nhiệt trở.

5. Nhiệt trở

5.1. Nhiệt trở của các lớp đồng nhất

Giá trị nhiệt thiết kế có thể được đưa ra như hệ số dẫn nhiệt hoặc nhiệt trở thiết kế. Nếu biết hệ số dẫn nhiệt thì tính nhiệt trở của lớp chịu nhiệt theo công thức sau:

                  d

R =     -------                             (1)

                                                      l

            Trong đó:

            d: Chiều  dày của lớp vật liệu trong bộ phận công trình

            l: Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu, được tính theo ISO/DIS 10456-2 hoặc lấy từ các giá trị  kê theo bảng.

Ghi chú: Chiều dày d có thể  khác so với chiều dày danh nghĩa (ví dụ khi một sản phẩm chịu nén được lắp dựng trong trạng thái bị nén, thì d nhỏ hơn chiều dày danh nghĩa. Trong thực tế  dung sai chiều dày cho phép lấy d phù hợp (ví dụ trường hợp dung sai âm).

Giá trị nhiệt trở được dùng trong các tính toán được lấy ít nhất là 3 số thập phân.  

5.2. Nhiệt trở bề mặt

Sử dụng các giá trị ở bảng 1 cho các bề mặt phẳng trong trường hợp thiếu thông tin xác định các điều kiện biên. Các giá trị trong cột nằm ngang áp dụng cho hướng dòng nhiệt ± 30^o tính từ mặt phẳng nằm ngang. Đối với các bề mặt  không phẳng hoặc đối với các điều kiện biên đặc biệt áp dụng theo phụ lục A.

BẢNG 1: NHIỆT TRỞ BỀ MẶT

                                                                                                 Đơn vị: m^2.K/W

Chú ý: Những giá trị trong bảng 1 là giá trị thiết kế. Đối với trường hợp cần thông báo về độ truyền nhiệt của các bộ phận và trong trường hợp yêu cầu các giá trị độc lập với hướng dòng nhiệt thì khuyến nghị áp dụng theo các giá trị dòng nhiệt theo phương nằm ngang.

5.3. Nhiệt trở của các lớp không khí

Các giá trị được quy định trong mục này áp dụng cho lớp không khí:

Được giới hạn bởi hai mặt song song và vuông góc với hướng dòng nhiệt và có hệ số bức xạ nhiệt không nhỏ hơn 0,8;

Có chiều dày (theo hướng dòng nhiệt) nhỏ hơn 0,1 lần của một trong hai kích thước và không lớn hơn  0,3m;

Ghi chú: Độ truyền nhiệt riêng lẻ không nên tính cho các bộ phận có lớp không khí dày hơn 0,3m. Hơn nữa, dòng nhiệt nên được tính toán bằng cách thực hiện cân bằng nhiệt. (Xem ISO/DIS 13789- Đặc tính nhiệt của công trình-Hệ số tổn thất truyền nhiệt- Phương pháp tính toán).

Không có sự trao đổi không khí với môi trường bên trong.

Nếu không áp dụng các điều kiện trên thì sử dụng theo quy trình trong phụ lục B.          

5.3.1. Lớp không khí không được thông gió

Lớp không khí không được thông gió là lớp không cho dòng không khí đi qua. Giá trị nhiệt trở thiết kế được quy định trong bảng 2. Các giá trị trong cột nằm ngang áp dụng cho hướng dòng nhiệt ± 30^o tính từ mặt phẳng nằm ngang.

BẢNG 2. NHIỆT TRỞ CỦA LỚP KHÔNG KHÍ KHÔNG ĐƯỢC THÔNG GIÓ: CÁC BỀ MẶT BỨC XẠ NHIỆT CAO

(m²K/W)

Chú ý: Các giá trị trung gian được tính toán theo nội suy tuyến tính.

Một lớp không khí không có lớp cách nhiệt giữa nó và môi trường bên ngoài nhưng có những khe hở nhỏ với môi trường bên ngoài, cũng sẽ được coi như một lớp không khí không được thông gió, nếu những khe hở đó không được bố trí để cho phép không khí thổi qua lớp và diện tích khe hở đó không vượt quá:

500mm² cho mỗi mét chiều dài đối với các lớp không khí theo phương thẳng đứng;

500mm² cho mỗi mét vuông diện tích bề mặt đối với các lớp không khí theo phương nằm ngang¹⁾.

Ghi chú: Các khe thoát nước (các lỗ rò rỉ nước) dưới dạng các mối nối mở theo phương thẳng đứng nằm ngoài khối xây không được coi là lỗ thông gió

5.3.2. Lớp không  khí thông gió nhẹ

Một lớp không khí thông gió nhẹ là lớp trong đó có luồng không khí giới hạn thổi qua đi từ môi trường bên ngoài qua các khe hở nằm trong giới hạn sau:

- >500mm² nhưng £ 1500mm² cho mỗi mét chiều dài các lớp không khí theo phương thẳng đứng;

- > 500mm² nhưng £ 1500mm² cho mỗi mét vuông diện tích bề mặt các lớp không khí nằm ngang.

Nhiệt trở thiết kế của các lớp khí thông gió nhẹ bằng nửa giá trị tương đương cho trong bảng 2. Tuy nhiên, nếu nhiệt trở giữa lớp không khí và môi trường bên ngoài lớn hơn 0,15m².K/W, thì thay thế bằng giá trị 0,15m².K/W.

5.3.3. Lớp không khí thông gió tốt

Một lớp không khí thông gió tốt là lớp có các khe hở giữa lớp không khí và môi trường bên ngoài, lớn hơn:

1500mm² cho một mét chiều dài các lớp không khí theo phương thẳng đứng;

1500mm² cho mỗi mét vuông diện tích bề mặt các lớp không khí theo phương nằm ngang.

Tổng nhiệt trở của cấu kiện xây dựng có lớp không khí thông gió tốt được tính toán bằng cách không tính đến nhiệt trở của lớp không khí và tất cả các lớp khác giữa lớp không khí với môi trường bên ngoài, kể cả nhiệt trở bề mặt bên ngoài tương ứng với không khí yên lặng (tức là tương ứng với nhiệt trở bề mặt bên trong của cùng một bộ phận).

5.4. Nhiệt trở của khoảng không gian không bị nung nóng

Khi một lớp vỏ bao che bên ngoài của khoảng không gian không bị nung nóng không được cách nhiệt, thì quy trình đơn giản sau đây để tính khoảng không gian không bị nung nóng có thể được áp dụng.     

Ghi chú: ISO/DIS 13789- Đặc tính nhiệt của công trình- Hệ số tổn thất của độ truyền nhiệt- Phương pháp tính toán, áp dụng cho các trường hợp chung và trong trường hợp có độ chính xác cao hơn. Quy trình tính toán độ truyền nhiệt từ công trình tới môi trường bên ngoài và khoảng không gian không bị nung nóng cần được áp dụng khi yêu cầu có một kết quả chính xác. Đối với những khoảng không bên  dưới các sàn treo xem ISO/DIS 13370- Đặc tính nhiệt của công trình-Truyền nhiệt dưới mặt đất. Phương pháp tính toán          

5.4.1. Khoảng không gian dưới mái

Đối với kết cấu  mái dốc có trần phẳng được cách nhiệt ở dưới thì khoảng không gian dưới mái có thể được coi như là lớp chịu nhiệt đồng nhất với giá trị nhiệt trở cho trong bảng 3.

BẢNG 3: NHIỆT TRỞ CỦA CÁC KHOẢNG KHÔNG GIAN  DƯỚI MÁI

5.4.2. Các khoảng không gian khác

Khi công trình có một khoảng không gian nhỏ không bị nung nóng gắn liền với nó, thì độ truyền nhiệt giữa môi trường bên trong và bên ngoài có thể được tính toán bằng cách tính khoảng không gian không bị nung nóng với các cấu kiện xây dựng bên ngoài như là một lớp chịu nhiệt đồng nhất bổ sung cộng với nhiệt trở Ru và được tính theo công thức sau:

                                                     Ai

           Ru = 0,09 + 0,4   ------                           (2)

                                                      Ae

 với Ru £ 0,5m².K/W, trong đó:

Ai: là tổng diện tích của tất cả các cấu kiện giữa môi trường bên trong và khoảng không gian không bị nung nóng

Ae: là tổng diện tích của tất cả các cấu kiện giữa khoảng không gian không bị nung nóng và môi trường bên ngoài.

Ghi chú:

1.  Các ví dụ về các khoảng không gian nhỏ  không được đót nóng bao gồm nhà để xe, nhà kho và nhà kính trồng cây.

2.  Nếu có nhiều cấu kiện giữa môi trường bên trong và khoảng không gian không bị nung nóng, thì  Ru phải được đưa vào để tính toán sự truyền nhiệt của mỗi cấu kiện.

6. Tổng nhiệt trở

Nếu tổng nhiệt  trở được lấy là  kết quả cuối cùng, thì phải làm tròn đến số thập phân thứ 2.      

6.1. Tổng nhiệt trở của các cấu kiện xây dựng bao gồm các lớp cách nhiệt đồng nhất

Tổng nhiệt trở RT của một cấu kiện xây dựng phẳng gồm các lớp cách nhiệt đồng nhất vuông góc với dòng nhiệt được tính theo công thức sau:

                        RT = Rsi + R₁ + R₂ +.........Rn  + Rse                                      (3)

            Trong đó:

            Rsi - Nhiệt trở của bề mặt bên trong.

            R₁, R₂... Rn_- - Nhiệt trở thiết kế của mỗi lớp

            Rse - Nhiệt trở của bề mặt bên ngoài.

Trong trường hợp tính toán nhiệt trở của các cấu kiện bên trong công trình (các vách ngăn v.v...) hay một cấu kiện giữa môi trường bên trong và khoảng không gian không chịu nhiệt, Rsi được áp dụng cho cả 2 phía.

Ghi chú: Nhiệt trở bề mặt nên bỏ qua trong côngthức (3) khi yêu cầu tính nhiệt trở của cấu kiện từ bề mặt này sang bề mặt kia.

6.2. Tổng nhiệt trở của cấu kiện xây dựng bao gồm các lớp cách nhiệt đồng nhất và không đồng nhất

Trong mục này quy định một phương pháp tính toán đơn giản để tính nhiệt trở của các cấu kiện xây dựng có lớp cách nhiệt đồng nhất và không đồng nhất, trừ những trường hợp mà lớp cách nhiệt có cầu nối bằng kim loại.

Ghi chú:

1.  Để có được kết quả tính toán chính xác hơn  nên áp dụng phương pháp số học quy định trong ISO 10211- Cầu nối nhiệt trong công trình xây dựng-Dòng nhiệt và nhiệt độ bề mặt- Phần 1. Các phương pháp tính toán chung hoặc Phần 2. Phương pháp tính toán cầu nối nhiệt tuyến tính.

2. Quy trình tính toán  được quy định trong mục 6.2 không phù hợp để tính toán nhiệt độ bề mặt nhằm đánh giá nguy cơ ngưng tụ ẩm.

6.2.1. Tổng nhiệt trợ của một cấu kiện

Tổng nhiệt trở của một cấu kiện (RT) bao gồm các lớp cách nhiệt đồng nhất và không đồng nhất song song với bề mặt được tính bằng trung bình số học với giá trị  giới hạn trên và dưới của nhiệt trở:

R’_T + R”_T

RT =   -------------                               (4)

                                                       2

Trong đó:

R’_T: Giới hạn trên của của tổng  nhiệt trở, được tính theo mục 6.2.2.

R”_T: Giới hạn dưới của tổng nhiệt trở được tính theo mục 6.2.3.

Việc tính các giới hạn trên và dưới được tiến hành bằng cách chia các cấu kiện thành các mặt cắt và các lớp như trong hình 1, như vậy cấu kiện được chia thành các phần mj,  mà bản thân các phần đó có lớp cách nhiệt đồng nhất

HÌNH 1. MẶT CẮT VÀ LỚP CÁCH NHIỆT CỦA CẤU KIỆN KHÔNG ĐỒNG NHẤT

Trên cấu kiện (hình 1a) được  cắt thành các mặt cắt (hình 1b) và các lớp (hình 1c).

Mặt cắt m (m = a, b, c....q) vuông góc với bề mặt của cấu kiện chia ra thành các diện tích tỷ lệ fm.

Lớp j (j = 1,2,.... n) song song với bề mặt có chiều dày dj.

Phần mj có độ dẫn nhiệt l_mj, chiều dày dj, diện tích fm và nhiệt trở Rmj.

Diện tích của các mặt cắt tương ứng với tổng diện tích.Vì vậy: fa + fb +..fq = 1.

6.2.2. Giới hạn trên của tổng nhiệt trở (R’_T)

Giới hạn trên của tổng nhiệt trở, được xác định bằng cách giả thiết rằng dòng nhiệt một chiều vuông góc với các bề mặt của cấu kiện.  Giới hạn đó được tính theo công thức sau:

                        1                     fa              fb                       fq                            (5)

                     ------         =   ------  +  ------  + ....... + --------

                        R’_T                 RTa         RTb                    RTq

Trong đó:

            RTa, RTb....RTq -là tổng nhiệt trở từ môi trường này sang môi trường khác cho mỗi một mặt cắt, được tính theo đẳng thức (3)

            fa, fb...fq  là những diện tích tỷ lệ của mỗi mặt cắt.

6.2.3. Giới hạn dưới của tổng nhiệt trở (R”_T)

Giới hạn dưới được xác định bằng cách giả thiết rằng tất cả các mặt phẳng song song với bề mặt cấu kiện là các bề mặt đẳng nhiệt²⁾.

            Tính toán nhiệt trở tương đương Rj, cho mỗi lớp cách nhiệt không đồng nhất, dùng cách tính sau³⁾:

               1                 fa          fb                      fq                                             (6)

            -----        =  -----   + ----- +.......   + ------

               Rj               Raj        Raj                    Rqj

            Sau đó giới hạn dưới được tính theo đẳng thức (3):

                        RT = Rsi + R₁ + R₂...... + Rn + Rsc

3) Sử dụng độ dẫn nhiệt tương đươngcủa lớp không khí là cách thay thế:

         Rj = dJ l_j’’

trong đó độ dẫn nhiệt tương đương lj’’ của lớp không khí thứ j là:

lj’’ = l_ajfa + l_bj fb+....+ l_qj fq. Nếu lớp không khí là một phần của lớp không đồng nhất có thể coi đó là vật liệu với độ dẫn nhiệt tương đương là: l_j’’= dj/Rg trong đó Rg là nhiệt trở của lớp không khí xác định theo phụ lục B.

6.2.4. Đánh giá sai số.

Phương pháp đánh giá sai số tương đối lớn nhất thường được áp dụng khi có yêu cầu tính toán độ truyền nhiệt cần đạt độ chính xác quy định.

Sai số tương đối lớn nhất, e, được tính theo tỷ lệ phần trăm lấy xấp xỉ là:

                                             R’_T - R”_T

                                     e =  ------------   x 100                         (8)

                                                 2RT

Ví dụ: Nếu như tỷ lệ của giới hạn trên so với giới hạn dưới là 1,5, thì sai số lớn nhất  có thể là 20%.

Sai số thực tế thường nhỏ hơn nhiều so với sai số lớn nhất. Sai số này có thể được đánh giá để quyết định xem liệu độ chính xác trong quá trình tính toán quy định ở mục 6.2 có được chấp nhận hay không, khi xem xét đến:

Mục đích tính toán.

Tỷ lệ tổng dòng nhiệt đi qua kết cấu công trình truyền qua các cấu kiện mà nhiệt trở của nó đã được tính toán như quy định ở mục 6.2.

Sự chính xác của số liệu đầu vào.

7. Độ truyền nhiệt

Độ truyền nhiệt được tính bằng công thức sau:

                                                1

                                    U =  -------                                        (9)

                                                RT

Áp dụng hiệu chỉnh cho độ truyền nhiệt, phù hợp với quy định ở phụ lục D. Tuy nhiên nếu tổng hiệu chỉnh nhỏ hơn 3% U thì không cần hiệu chỉnh.

Nếu độ truyền nhiệt được xem là kết quả cuối cùng, thì được làm tròn đến hai chữ số có nghĩa và phải có thông tin dữ liệu đầu vào để tính toán.

PHỤ LỤC A

 (BẮT BUỘC ÁP DỤNG)

Nhiệt trở bề mặt

A.1. Các bề mặt phẳng

Nhiệt trở bề mặt được xác định theo công thức sau⁴⁾:

                                         1                                                     (A.1)

                         RS =    ----------   

                                       hc + hr         

            Trong đó:

            hc: Hệ số đối lưu

            hr: Hệ số đo bức xạ.

            và         hr =  e hro                                                                           (A.2)

                        hro = 4 sT³_m                                                                     (A.3)

            Trong đó:

            e - Hệ số toả nhiệt của bề mặt.

            hro - Hệ số bức xạ cho một bề mặt vật đen (xem bảng A.1)

            s-  Hằng số Stefan - Boltzmann. (5,67 x 10^-8 W/(m².K⁴)

            Tm - Nhiệt độ nhiệt động trung bình của bề mặt và môi trường xung quanh.

          BẢNG A.1. CÁC GIÁ TRỊ CỦA HỆ SỐ BỨC XẠ VẬT ĐEN hro

Tại bề mặt bên trong hc = hci, trong đó:

            - đối với dòng nhiệt đi lên: hci = 5,0 W/(m².K)

            - đối với dòng nhiệt nằm ngang: hci = 2,5 W/(m².K)

            - đối với dòng nhiệt đi xuống: hci = 0,7 W/(m².K)

Tại bề mặt bên ngoài: hc = hci, trong đó: hcc = 4 + 4v      (A.4)

và v là vận tốc gió cạnh bề mặt tính bằng m/s.

Các giá trị của nhiệt trở bên ngoài, Rse, cho các vận tốc gió khác nhau được cho ở bảng A.2.

Ghi chú: Các giá trị cho ở mục 5.2 áp dụng với nhiệt trở bề mặt bên trong được tính với e = 0,9 và  hro được tính ở 20^oC. Giá trị cho ở mục 5.2 áp dụng với nhiệt trở bề mặt bên ngoài được tính với e = 0,9; hro được tính ở 0^oC và v = 4m/s.

BẢNG A.2. GIÁ TRỊ CỦA NHIỆT TRỞ BỀ MẶT BÊN NGOÀI  Rse ỨNG VỚI

CÁC VẬN TỐC GIÓ KHÁC NHAU

A.2. Các cấu kiện có bề mặt không phẳng

Những phần nhô ra từ các bề mặt phẳng như kết cấu cột sẽ không được tính đến trong tính toán tổng nhiệt trở nếu như vật liệu sử dụng có độ dẫn nhiệt không lớn hơn 2W/(m.K). Nếu như phần nhô ra được làm bởi vật liệu có độ dẫn nhiệt lớn hơn 2W/(m.K) và không cách nhiệt, thì nhiệt trở bề mặt sẽ được chỉnh lại theo tỷ lệ diện tích hình chiếu phần nhô ra với diện tích bề mặt thực của phần nhô ra (xem hình A.1).

                                                                   Ap                    (A.5)

                                                RTp = Rs -------

                                                                     A

            Trong đó:

            Rs: là nhiệt trở bề mặt của cấu kiện phẳng lấy theo mục A-1.

            Ap_: là diện tích hình chiếu của phần nhô ra.

            A: là diện tích thực phần nhô ra.

            Đẳng thức (A5) áp dụng cho cả nhiệt trở bề mặt bên trong và bên ngoài.

HÌNH A-1. DIỆN TÍCH THỰC VÀ DIỆN TÍCH HÌNH CHIẾU

PHỤ LỤC  B

(BẮT BUỘC ÁP DỤNG)

NHIỆT TRỞ CỦA CÁC KHOẢNG KHÔNG KHÍ KHÔNG ĐƯỢC THÔNG GIÓ

B.1 Quy định chung:

Phụ lục này áp dụng cho các khoảng không khí trong các cấu kiện xây dựng không lắp kính. Phần lắp kính và khung cửa sổ cần phải được tính toán một cách chính xác hơn.

Thuật ngữ khoảng không khí bao gồm cả lớp không khí (có cả chiều rộng và chiều dài gấp 10 lần chiều dày, cùng với chiều dày đo được theo hướng của dòng nhiệt) và khoảng chân không (có chiều rộng hoặc dài tương đương với chiều dày). Nếu chiều dày của lớp không khí thay đổi, thì giá trị trung bình được áp dụng để tính toán nhiệt trở..

Ghi chú: Khoảng không khí có thể được coi như môi trường có nhiệt trở, bởi vì truyền nhiệt bức xạ và đối lưu nhiệt qua đó tỷ lệ xấp xỉ với chênh lệch nhiệt độ  khác nhau giữa các bề mặt bao quanh.

B2. Các khoảng không khí không được thông gió với chiều dài và chiều rộng gấp 10 lần so với chiều dày

Nhiệt trở của khoảng không khí tính theo công thức sau:

                                      1                                            (B.1)

                        Rg = -----------

                                    ha + hr

            Trong đó:

Rg - Nhiệt trở của khoảng không khí

ha  - Hệ số độ dẫn nhiệt/ hoặc hệ số đối lưu nhiệt

hr - Hệ số bức xạ.

ha được tính như sau:

Đối với dòng nhiệt theo hướng nằm ngang:  ha lớn hơn 1,25W(m².K) và 0,025/d W(m^2.K)

Đối với dòng nhiệt theo hướng đi lên: ha lớn hơn 1,95W(m².K) và 0,025/d W(m².K)

Đối với dòng nhiệt đi xuống: ha lớn hơn 1,25d^-0,44W(m².K) và 0,025/d W(m².K)

Trong đó d là chiều dày của khoảng không (theo hướng dòng nhiệt) ht được tính bằng.công thức:

                                                hr = E hro                                                           (B.2)

            Trong đó:

E-  Năng suất bức xạ nhiệt bề mặt bên trong

hro_‑-  Hệ số bức xạ cho bề mặt của vật đen  (xem bảng A-2)              (B.3)

                                            1

                           E =  ----------------      

                                    1/e₁ + 1/e₂-1

Trong đó: e₁, e₂ - Hệ số bức xạ nhiệt của bán cầu bề mặt xung quanh của khoảng không khí

Giá trị thiết kế của hệ số bức xạ nhiệt cho phép tính đến ảnh hưởng bị suy giảm theo thời gian.

Ghi chú: Các giá trị ở bảng 2 được tính với đẳng thức (B.1) với e₁ = 0,9 và hro được tính đến 10^oC.

B3. Các khoảng không khí nhỏ không thông gió và được ngăn chia (khoảng chân không)

HÌNH B.1. KÍCH THƯỚC CỦA KHOẢNG KHÔG KHÍ NHỎ

Hình B.1 minh hoạ khoảng không khí nhỏ với chiều rộng nhỏ hơn 10 lần chiều dày. Nhiệt trở được tính bởi công thức:

                                                                         1                                                       

Rg=   -----------------------------------------               (B.4)

                                                ha+ 1/2Ehro (1+ Ö1+ d²/b²- d/b)

Trong đó:

            Rg: Nhiệt trở của khoảng không khí

            d: Chiều dày của khoảng không khí.

            b: Chiều rộng của khoảng không khí.

            E, ha và hro được tính như trong B.2⁵⁾.

Ghi chú: Đẳng thức (B.4) thích hợp cho tính toán dòng nhiệt đi qua các cấu kiện của công trình với mọi chiều dày của tầng không khí và để tính toán sự phân bổ nhiệt độ trong các cấu kiện xây dựng có khoảng rỗng, mà chiều dày d của nó nhỏ hơn hoặc bằng 50mm. Đối với những khoảng rỗng dày hơn, đẳng thức này cho sự phân bổ nhiệt độ gần đúng.    

Đối với khoảng chân không có dạng không phải là khối chữ nhật, lấy nhiệt trở tương đương với khoảng chân không chữ nhật có cùng diện tích và cùng tỉ lệ với khoảng chân không thực.

PHỤ LỤC C

(BẮT BUỘC ÁP DỤNG) 

TÍNH TOÁN ĐỘ TRUYỀN NHIỆT CỦA CÁC CẤU KIỆN HÌNH NÊM

C1. Quy định chung:

Với một cấu kiện có dạng hình nêm (ví dụ các lớp cách nhiệt ở mái phía  ngoài để tạo độ dốc) thì tổng nhiệt trở sẽ thay đổi trên diện tích của cấu kiện.

Các cấu kiện này được thể hiện như trong hình C1.

Ghi chú: Đối với các lớp không khí dạng hình nêm xem phụ lục B.

HÌNH C-1. NGUYÊN TẮC CẤU TẠO CỦA CẤU KIỆN

Độ truyền nhiệt được xác định bằng tích phân trên diện tích của cấu kiện tương ứng

Việc tính toán sẽ được tiến hành riêng cho mỗi phần cấu kiện (ví dụ cho một mái) với độ dốc khác nhau và/hoặc có hình dạng như trong hình C.2.

Bổ sung vào mục 3 những ký hiệu sau được dùng trong phụ lục này.

và ln biểu thị số logarit tự nhiên.

®         chỉ hướng dốc của mái (có thể theo bất kỳ hướng nào)

------ chỉ  sự phân chia nhỏ có thể cho phép sử dụng đẳng thức C.1 đến C.3

HÌNH C-2. CÁC VÍ DỤ  VỀ CÁCH CHIA NHỎ MÁI THÀNH CÁC PHẦN RIÊNG BIỆT

C-2. Tính toán cho các hình dạng thông thường.

Độ truyền nhiệt của các hình dạng thông thường được tính bằng đẳng thức (C.1) tới (C.3) cho độ dốc không vượt quá 5%.

Ghi chú: Các phương pháp tính số học có thể được dùng cho các độ dốc lớn hơn.

C.2.1. Diện tích hình chữ nhật

              1                 R

     U= ------ ln ( 1+ ----)      (C.1)

            R₁                 R₀

C.2.2. Diện tích hình tam giác  có chiều dày nhất ở đỉnh

             2                 R₁                    R₁

    U= ------  (1+------ ln (1+ ------- )- 1)                                     (C.2)

             R₁               R₀                R₀

C.2.3. Diện tích hình tam giác với chiều dày mỏng nhất ở đỉnh

           2               R₁                         R₁

   U= ------  (1- ------ ln ( 1+ -------)                                              (A.3)

           R₁              R₀                 R₀

C.3. Quy trình tính toán:

Việc tính toán được tiến hành như sau:

1. Tính Ro như tổng nhiệt trở của cấu kiện trừ lớp hình nêm, dùng công thức (3) nếu tất cả các lớp cách nhiệt đồng nhất hay dùng đẳng thức ở mục 6.2 nếu các lớp cách nhiệt không đồng nhất.

2. Chia nhỏ bề mặt có các lớp hình nêm thành các phần riêng biệt nếu cần thiết (xem hình C.2).

3. Tính R₁ cho mỗi lớp hình nêm, sử dụng công thức:

                        d₁

            R₁ =  --------

                        l₁

4. Tính độ truyền nhiệt của mỗi phần riêng biệt (U₁) dựa trên đẳng thức tương ứng C.2.

5. Tính độ truyền nhiệt của tất cả các bề mặt A dùng công thức:

                                    å Ui Ai

                        U = --------------

                                      å Ai

Nếu tổng  nhiệt trở của cấu kiện có các lớp nhỏ dần lúc đó: RT =1/U

PHỤ LỤC D

(BẮT BUỘC ÁP DỤNG )

HIỆU CHỈNH ĐỘ TRUYỀN NHIỆT.

D.1. Quy định chung.

Độ truyền nhiệt tính toán theo các quy định trong tiêu chuẩn này cho phép hiệu chỉnh  tương ứng với những ảnh hưởng của:

Các khe cách nhiệt.

Các mối nối cơ khí  xuyên qua lớp cách nhiệt

Đọng nước trên mái dốc ngược⁶⁾

Việc hiệu chỉnh độ truyền nhiệt được cộng thêm một lượng DU:

                        Uc = U + DU                                       (D.1)

            DU được tính theo công thức sau:

                        DU = DUg + DUf + DUr                       (D.2)

            Trong đó:

            DUg: cho các khe không khí

            DUf: cho các mối nối cơ khí

            DUr: cho các mái dốc ngược

D.2. Hiệu chỉnh các khe không khí:

Có 3 mức độ hiệu chỉnh, phụ thuộc vào khoảng rộng và vị trí của các khe, được trình bày ở bảng D.1.

BẢNG D.1. HIỆU CHỈNH CÁC KHE KHÔNG KHÍ

Việc hiệu chỉnh này được xác định  theo công thức

                                                              R₁

DU = DU’’ (---------)²                                                         (D.3)

                                                              RT

Trong đó:

R₁- Nhiệt trở của lớp có chứa không khí, lấy theo mục 5.1.

RT -  Tổng nhiệt trở của cấu kiện, lấy theo mục 6.

Chú ý: Ví dụ hiệu chỉnh cho khe không khí xem phụ lục E

D.3. Hiệu  chỉnh mối nối cơ khí

Khi mối nối cơ khí xuyên qua lớp cách nhiệt thì hiệu chỉnh sự truyền nhiệt theo công thức sau:

            DUf = al_fnfAf                                                     (D.4)

Trong đó:

            a - Hệ số đo ( xem bảng D-2)

            l_f-  Hệ số dẫn nhiệt của mối nối

            nf - Số mối nối trên một mét vuông

            Af - Diện tích mặt cắt ngang của mối nối

BẢNG D.2. CÁC GIÁ TRỊ CỦA HỆ SỐ a.

Không có sự hiệu chỉnh trong những trường hợp sau:

Các liên kết tường bắc qua một khe trống.

Các liên kết tường của khối xây  với cột gỗ

Khi độ dẫn nhiệt của mối nối hay một phần của mối nối, nhỏ hơn 1W/(m.K).

Quy trình này không áp dụng khi cả hai đầu của chốt nối tiếp xúc với các tấm kim loại.

Ghi chú: Các phương pháp trong ISO 10211-1- Mối nối nhiệt trong công trình xây dựng- Dòng nhiệt và nhiệt độ bề mặt- Phần 1. Phương pháp tính toán chung- được dùng để hiệu chỉnh các yếu tố trong những trường hợp khi ở cả 2 đầu của chốt nối tiếp xúc với các tấm kim loại.

PHỤ LỤC E

(THAM KHẢO)

CÁC VÍ DỤ VỀ HIỆU CHỈNH CÁC KHE KHÔNG KHÍ.

Xem từ mục a, đến mục h.

Hiệu chỉnh ở mức độ 0.

a)      Lớp cách nhiệt liên tục ở nhiều  lớp  với các mối nối sole.

b) Lớp cách nhiệt liên tục, riêng biệt, với mối nối mộng xe, mộng âm dương hoặc các mối nối gắn keo liên kết.

c) Lớp cách nhiệt liên tục, riêng biệt với các mối nối đối đầu, với điều kiện chiều dài, chiều rộng, các sai số bình phương và độ ổn định của kích thước lớp cách nhiệt đảm bảo sao cho bất kỳ một khe nào cũng không lớn hơn 5mm. Yêu cầu này được thoả mãn nếu như tổng số dung sai chiều dài, chiều rộng và thay đổi kích thước nhỏ hơn 5mm và méo so với hình chữ nhật của các tấm ít hơn 5mm.

d) Lớp cách nhiệt có hai lớp, một mặt nằm giữa các rui xà,  đầu cột, các mối nối hoặc các cấu kiện xây dựng  tương tự, những bộ phận khác như lớp liên tục phải trùm lên lớp thứ nhất.

e) Một tầng đơn của lớp cách nhiệt trong công trình, nơi mà nhiệt trở của công trình (ngoại trừ nhiệt trở của lớp cách nhiệt)  ít hơn 50% tổng nhiệt trở  (ví dụ R₁ £ 0,5 RT)

Hiệu chỉnh mức độ 1

f) Lớp cách nhiệt hoàn toàn nằm giữa các rui xà, các mối nối, đầu cột, hay các bộ cấu kiện xây dựng tương tự.

g) Lớp cách nhiệt liên tục, riêng biệt với các mối nối ghép đối đầu, có dung sai chiều dài, chiều rộng và diện tích cộng với sự ổn định kích thước của lớp cách nhiệt bảo đảm sao cho các khe không lớn hơn 5mm.

Điều kiện này được giả thiết là tổng dung sai chiều dài hoặc chiều rộng và sự thay đổi kích thước lớn  hơn  5mm, hoặc nếu độ méo so với hình chữ của cả tấm lớn hơn 5mm.

Hiệu chỉnh mức độ 2.

h) Công trình có thể có không khí tuần hoàn ở mặt nóng của lớp cách nhiệt do nối không đủ hoặc gắn keo tại ở đỉnh hoặc đáy.

TCXDVN                     TIÊU CHUẨN XÂY DỰNG VIỆT NAM

 TCXDVN 299: 2003

(ISO 7345: 1987)

       CÁCH NHIỆT - CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ VÀ  ĐỊNH NGHĨA

      THERMAL INSULATION- PHYSICAL QUANTITIES AND DEFINITIONS

HÀ NỘI- 2003

LỜI NÓI ĐẦU

TCXDVN 299: 2003 (ISO 7345:1987)- Cách nhiệt- Các đại lượng vật lý và định nghĩa được chấp nhận từ ISO 7345:1987- Cách nhiệt- Các đại lượng vật lý và định nghĩa.

TCXDVN 299: 2003 (ISO 7345:1987)- Cách nhiệt- Các đại lượng vật lý và định nghĩa do Viện Nghiên cứu Kiến trúc chủ trì biên soạn, Vụ Khoa học Công nghệ- Bộ Xây dựng đề nghị và được Bộ Xây dựng ban hành.

Phần giới thiệu          

TIÊU CHUẨN NÀY LÀ MỘT TRONG CÁC TIÊU CHUẨN VỀ THUẬT NGỮ LIÊN QUAN ĐẾN CÁCH NHIỆT, BAO GỒM:

- TCXDVN 300: 2003 (ISO 9251-1987). CÁCH NHIỆT - CÁC ĐIỀU KIỆN TRUYỀN NHIỆT VÀ CÁC ĐẶC TÍNH CỦA VẬT LIỆU - THUẬT NGỮ.

- ISO 9346. CÁCH NHIỆT- TRUYỀN NHIỆT KHỐI- CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ VÀ ĐỊNH NGHĨA.

- ISO 9288. CÁCH NHIỆT- TRUYỀN NHIỆT BẰNG BỨC XẠ - CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ VÀ ĐỊNH NGHĨA

 TIÊU CHUẨN XÂY DỰNG VIỆT NAM

 CÁCH NHIỆT - CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ VÀ  ĐỊNH NGHĨA

THERMAL INSULATION- PHYSICAL QUANTITIES AND DEFINITIONS

1. PHẠM VI VÀ LĨNH VỰC ÁP DỤNG

TIÊU CHUẨN NÀY ĐỊNH NGHĨA CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ SỬ DỤNG TRONG LĨNH VỰC CÁCH NHIỆT VÀ ĐƯA RA CÁC KÝ HIỆU VÀ ĐƠN VỊ TƯƠNG ỨNG.

GHI CHÚ: DO PHẠM VI CỦA TIÊU CHUẨN NÀY CHỈ GIỚI HẠN TRONG LĨNH VỰC CÁCH NHIỆT NÊN MỘT SỐ  ĐỊNH NGHĨA ĐƯA RA  Ở MỤC 2  KHÁC VỚI NHỮNG ĐỊNH NGHĨA ĐƯA RA Ở ISO 31/4- CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ VÀ CÁC ĐƠN VỊ NHIỆT. ĐỂ PHÂN BIỆT SỰ KHÁC NHAU ĐÓ, TRƯỚC CÁC THUẬT NGỮ CÓ ĐÁNH DẤU SAO

2. CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ VÀ ĐỊNH NGHĨA  

5.  Các ký hiệu phụ:

Để tránh nhầm lẫn cần phải sử dụng những ký hiệu phụ hoặc các dấu hiệu nhận biết khác. Trong các trường hợp đó ý nghĩa của chúng cần phải rõ ràng.

Những ký hiệu phụ  dưới đây khuyến cáo sử dụng:

bên trong (interior).                                                               i

bên ngoài  (exterior)                                                              e

bề mặt (surface)                                                                    s

mặt trong (interior surface)                                                     si

mặt ngoài (exterior surface)                                                    se

dẫn truyền (conduction)                                                         cd

đối lưu (convection)                                                               cv

bức xạ (radiation)                                                                   r

tiếp xúc (contact)                                                                   c

không gian khí (không khí) (gas (air) space)                            g

môi trường xung quanh (ambient)                                            a

PHỤ LỤC

KHÁI NIỆM VỀ ĐỘ DẪN NHIỆT

A.0. Giới thiệu

Để hiểu rõ thêm khái niệm độ dẫn nhiệt khi áp dụng, phụ lục này đưa ra cách giải thích theo toán học chính xác hơn.

A.1. Gradian nhiệt (grad T)  tại điểm P

ĐÂY LÀ MỘT VÉCTƠ THEO HƯỚNG PHÁP TUYẾN N VỚI MẶT ĐẲNG NHIỆT CHỨA ĐIỂM P. ĐỘ LỚN CỦA NÓ BẰNG ĐẠO HÀM CỦA NHIỆT ĐỘ T THEO KHOẢNG CÁCH TỪ P DỌC THEO PHƯƠNG PHÁP TUYẾN N, VÉCTƠ ĐƠN VỊ  LÀ EN

Từ định nghĩa này  có:

                                       ¶T

grad T.en =    ---------                                               (1)

                                              ¶n

A.2. Cường độ dòng nhiệt bề mặt, q, ở điểm P (bề mặt có dòng nhiệt được truyền qua)

                    Được xác định như sau:

                                             df

                                q = (------------) _P                                        (2)

                                           dA                                                                                                

        Khi đề cập đến sự trao đổi nhiệt do dẫn nhiệt ở mỗi điểm của vật thể nơi tồn tại sự dẫn nhiệt thì đại lượng q phụ thuộc vào hướng của bề mặt (tức là phụ thuộc vào hướng pháp tuyến ở điểm P tới bề mặt diện tích A) và có thể tìm được hướng pháp tuyến n với bề mặt diện tích An chứa điểm P, nơi mà trị số q có giá trị lớn nhất và được ký hiệu bằng véctơ q:

                                              ¶f

                          q =  ( -------------------) _Pen                                                                  (3)

                                            ¶An

Đối với bề mặt bất kỳ diện tích AS đi qua điểm P, cường độ dòng nhiệt bề mặt q là một thành phần của véc tơ q theo hướng pháp tuyến tới bề mặt đó tại điểm P.

Véctơ q được gọi là “mật độ dòng nhiệt” (không phải cường độ dòng nhiệt). Thuật ngữ “dòng nhiệt” và “lưu lượng dòng nhiệt” là cách nói tương đương khi đề cập tới dẫn nhiệt. Bất kỳ khi nào véctơ q không thể xác định được (đối với truyền nhiệt đối lưu và hầu hết các trường hợp truyền nhiệt bức xạ), thì chỉ sử dụng thuật ngữ “lưu lượng dòng nhiệt” và “cường độ dòng nhiệt bề mặt”

A.3. Nhiệt trở suất r tại điểm P

           Đây là đại lượng cho phép tính toán véctơ grad T tại điểm P từ véctơ q tại điểm P bằng định luật Fourier. Trường hợp đơn giản nhất (vật liệu đẳng nhiệt) là khi grad T và q song song và ngược chiều, lúc đó r được xác định ở mỗi điểm như hệ số tỷ lệ giữa các véctơ grad T và q:

                 grad T = - rq                                    (4)             

         Trong trường hợp này r cũng là hệ số tỷ lệ nghịch giữa các thành phần của grad T  và q tại cùng một điểm dọc theo hướng s bất kỳ và không phụ thuộc vào  hướng  s đã chọn.

         Trong trường hợp chung (vật liệu đẳng hướng hoặc dị hướng), một trong ba thành phần xác định grad T là đại lượng tỷ lệ tuyến tính của các thành phần của véctơ q. Do đó nhiệt trở suất được xác định thông qua tenxơ [r] của chín hệ số của các đại lượng tỷ lệ tuyến tính đó theo hệ thức  dưới đây:

                       grad T = - [r] q                              (5)

         Nếu nhiệt trở suất r hoặc [r] không đổi theo toạ độ và thời gian, có thể xem nó như là một đặc tính nhiệt ở nhiệt độ đã cho.

      A.4. Độ dẫn nhiệt l ở điểm P

         Đây là đại lượng cho phép để tính toán véctơ q tại điểm P từ véctơ grad T  tại điểm  P, có nghĩa là bằng tích số của độ dẫn nhiệt với nhiệt trở suất bằng một hoặc bằng một đơn vị tenxơ.

         Nếu q và grad T song song và ngược chiều thì:

         q   = - l grad T                                                                              (6)

         lr = 1

        Giống như nhiệt trở suất, độ dẫn nhiệt trong hầu hết các trường hợp là một tenxơ [l ] của chín hệ số của các đại lượng tỷ lệ tuyến tính thuộc các thành phần của grad T  mà các hệ số này xác định mỗi thành phần của q theo hệ thức dưới đây:

          q = - lgrad T                                                                                 (7)

        Như vậy [l ]  có thể được xác định được bằng cách đảo ngược [r ] và ngược lại. Nếu độ dẫn nhiệt l hoặc [l ] không đổi theo toạ độ và thời gian, nó có thể được xem như là một đặc tính nhiệt ở nhiệt độ đã cho.

        Độ dẫn nhiệt có thể là một hàm số của nhiệt độ và của hướng (vật liệu dị hướng). Do đó cần biết  mối quan hệ của các thông số này.

        Hãy xem xét một vật thể có chiều dày d được giới hạn bằng hai mặt phẳng song song và đẳng nhiệt, có nhiệt độ T₁ và T_2, mỗi mặt có diện tích A.

        Các mép bên bao quanh các mặt chính của vật thể này được giả thiết là đoạn nhiệt và thẳng góc với chúng. Giả thiết rằng vật thể được tạo bởi vật liệu ổn định, đồng nhất và đẳng hướng (hoặc không đẳng hướng -dị hướng- với một trục đối xứng vuông góc với các mặt chính). Trong điều kiện như vậy các hệ thức dưới đây = đạo hàm từ định luật Fourier trong các trạng thái ổn định sẽ được áp dụng nếu hệ số dẫn nhiệt l hoặc [l ], hoặc nhiệt trở suất r hoặc [r]  không phụ thuộc nhiệt độ:

                             1                     fd                         d

                   l = --------  =  ----------------  =     ---------                (8)

                        r                 A(T₁ -  T₂)                R    

                   A(T₁ – T₂)                     d

        R =  ---------------- =   ------------------l

                        f                                rd                                   

Nếu tất cả các điều kiện trên được đáp ứng (ngoại trừ hệ số dẫn nhiệt l hoặc [l] là hàm số tuyến tính của nhiệt độ thì vẫn áp dụng các hệ thức trên nhưng hệ số dẫn nhiệt được tính ở nhiệt độ trung bình

                                   T₁ + T₂

                     Tm =   -----------                  

                                       2

        Tương tự, nếu một vật thể có chiều dài l được giới hạn bởi hai mặt đẳng nhiệt, hình lăng trụ, đồng trục có nhiệt độ T₁ và T₂ và đường kính D₁ và D₂ tương ứng, và nếu hai đầu của vật thể là các mặt đoạn  nhiệt phẳng vuông góc với hình lăng trụ, và các vật liệu là ổn định, đồng nhất và đẳng hướng, thì các hệ thức dưới đây = đạo hàm từ định luật Fourier trong các điều kiện ổn định sẽ được áp dụng nếu độ dẫn nhiệt l hoặc nhiệt trở suất r không phụ thuộc vào nhiệt độ:

       Trong đó D có thể là đường kính bên ngoài hoặc bên trong hoặc đường kính xác định khác.

        Nếu tất cả các điều kiện trên đều được đáp ứng ngoại trừ hệ số dẫn nhiệt l là một hàm số tuyến tính của nhiệt độ thì các hệ thức trên vẫn được áp dụng nhưng hệ số dẫn nhiệt được tính  theo nhiệt độ trung bình qua biểu thức sau:

                                                                  T₁ + T₂

                                                 Tm =    ----------------            

                                                                       2

        Với những giới hạn  trên, công thức (8), (10) thường được sử dụng để xác định hệ số dẫn nhiệt của môi trường không trong suốt, đồng nhất từ các đại lượng đã đo được ở nhiệt độ trung bình Tm.

       Tương tự, công thức (8) và (10) còn thường được dùng để xác định đặc tính nhiệt của các môi trường xốp từ các đại lượng đo được mà đối với chúng quá trình truyền nhiệt tổng hợp bao gồm ba phương thức: bức xạ, dẫn nhiệt và đôi khi cả đối lưu nhiệt.

        Đặc tính nhiệt đo được đại diện cho tất cả các phương thức truyền nhiệt nêu trên được gọi là độ dẫn  nhiệt (đôi khi còn gọi là độ dẫn nhiệt biểu kiến, tương đương hoặc hiệu quả) của môi trường xốp đồng nhất khi nó không phụ thuộc vào kích thước hình học của mẫu đo, tính chất bức xạ nhiệt của các bề mặt giới hạn của mẫu đo và chênh lệch nhiệt độ (T₁ - T₂)

        Khi các điều kiện đó không thoả mãn, nhiệt trở bề mặt phải được sử dụng để biểu thị đặc tính của mẫu đo với các kích thước hình học, chênh lệch nhiệt độ  (T₁ -T₂ ) và với độ bức xạ nhiệt đã cho của các mặt bên của mẫu đo.

TCXDVN                     TIÊU CHUẨN XÂY DỰNG VIỆT NAM              

TCXDVN 300: 2003…

(ISO 9251: 1987)

CÁCH NHIỆT - ĐIỀU KIỆN TRUYỀN NHIỆT VÀ CÁC ĐẶC TÍNH

CỦA VẬT LIỆU- THUẬT NGỮ

THERMAL INSULATION- HEAT TRANSFER CONDITIONS AND PROPERTIES OF MATERIALS- VOCABULARY

HÀ NỘI-2003 

LỜI NÓI ĐẦU

TCXDVN 300: 2003 (ISO 9251:1987)- Cách nhiệt- Điều kiện truyền nhiệt và các đặc tính của vật liệu- Thuật ngữ chấp nhận từ ISO  (ISO 9251:1987)- Cách nhiệt- Điều kiện truyền nhiệt và các đặc tính của vật liệu- Thuật ngữ.

TCXDVN 300: 2003 (ISO 9251:1987)- Cách nhiệt- Điều kiện truyền nhiệt và các đặc tính của vật liệu- Thuật ngữ do Viện Nghiên cứu Kiến trúc biên soạn, Vụ khoa học Công nghệ- Bộ Xây dựng đề nghị và được Bộ Xây dựng ban hành.

Phần giới thiệu

TIÊU CHUẨN NÀY LÀ MỘT TRONG SỐ CÁC TIÊU CHUẨN VỀ THUẬT NGỮ DÙNG CHO CÁCH NHIỆT.

Các tiêu chuẩn này bao gồm:

TCXDVN 299: 2003 (ISO 7345-1987)- Cách nhiệt- Các đại lượng vật lý và định nghĩa.

ISO 9346- Cách nhiệt- Truyền nhiệt- Các đại lượng vật lý và định nghĩa.

ISO 9229- Cách nhiệt- Vật liệu và sản phẩm cách nhiệt - Thuật ngữ ¹⁾

ISO 9288- Cách nhiệt-Truyền nhiệt bằng bức xạ-Các đại lượng vật lý và định nghĩa.

TIÊU CHUẨN XÂY DỰNG VIỆT NAM                                                           

CÁCH NHIỆT - ĐIỀU KIỆN TRUYỀN NHIỆT VÀ CÁC ĐẶC TÍNH CỦA

VẬT LIỆU- THUẬT NGỮ

THERMAL INSULATION- HEAT TRANSFER CONDITIONS AND PROPERTIES OF MATERIALS- VOCABULARY

1. Phạm vi và đối tượng áp dụng

Tiêu chuẩn này định nghĩa các thuật ngữ được sử dụng trong lĩnh vực cách nhiệt nhằm mô tả các điều kiện truyền nhiệt và các đặc tính của vật liệu.

2. Các điều kiện truyền nhiệt

2.1.Trạng thái ổn định: Là điều kiện truyền nhiệt khi tất cả các thông số liên quan không đổi theo thời gian.                                                                

2.2 Trạng thái không ổn định: Là điều kiện truyền nhiệt khi các thông số liên quan biến đổi theo thời gian.

2.3 Trạng thái chu kỳ: Là trạng thái không ổn định trong điều kiện giá trị của các thông số liên quan lặp lại sau những khoảng thời gian đều nhau mà không phụ thuộc vào điều kiện ban đầu.

2.4 Trạng thái chuyển tiếp: Là trạng thái không ổn định trong đó giá trị của các thông số liên quan được biến đổi tiệm cận từ trạng thái ban đầu, đến trạng thái ổn định hoặc trạng thái chu kỳ

2.5 Truyền nhiệt: Là sự truyền năng lượng nhờ dẫn truyền nhiệt, đối lưu nhiệt hoặc bức xạ nhiệt, hoặc tổng hợp tất cả các phương thức trên.

3. Đặc tính của vật liệu

3.1 Độ xốp, x: Tổng thể tích của các khoảng rỗng trong vật liệu xốp chia cho tổng thể tích của vật liệu.

Ghi chú: Độ xốp của vật liệu có thể được xác định bằng công thức sau:

                                                        r - r_g

                                             x =   1-----------------

                                                        r_s - r_g

Trong đó:

r :    Khối lượng riêng biểu kiến của vật liệu;

r_s:    Khối lượng phần đặc của vật liệu;

rg:    Khối lượng riêng của không khí trong khỏang rỗng của vật liệu.

Khối lượng riêng biểu kiến của vật liệu được xác định bằng các phương pháp thực nghiệm.

3.2 Độ xốp cục bộ, x_p: Độ xốp tại điểm P nằm trong phần vật liệu có khối tích nhỏ so với thể tích tổng thể nhưng đủ lớn để tính được giá trị trung bình có nghĩa.

3.3 Môi trường xốp: Môi trường không đồng nhất do có các khoảng rỗng và phần đặc phân bố một cách đều đặn.

Có thể phân chia các loại môi trường xốp theo cấu trúc hình học như quy định trong các điều từ 3.3.1 đến 3.3.4. 

3.3.1 Môi truờng xốp dạng sợi:  Môi trường được tạo bởi những phần tử khí liên tục nằm giữa các phần tử vật chất đặc có chiều dài là kích thước chiếm ưu thế.

3.3.2 Môi trường hạt xốp: Môi trường được tạo bởi những phần tử khí liên tục nằm giữa các phần tử vật chất đặc có hình dạng không theo quy luật và không kích thước nào của chúng chiếm ưu thế.

3.3.3 Môi trường xốp dạng tế bào: Môi trường được tạo bởi các phần đặc liên tục ngăn bởi các lỗ rỗng chứa khí dạng gần giống hình cầu.

3.3.4 Môi trường xốp kiểu mạng: Môi trường được tạo bởi các phần đặc liên tục bao gồm các lỗ rỗng có tiếp xúc bên trong tạo nên phần tử khí cũng liên tục.

3.4 Môi trường có độ xốp đồng nhất: Môi trường mà độ xốp cục bộ không phụ thuộc vào vị trí điểm tính toán.

3.5 Môi trường đồng nhất: Môi trường trong đó các đặc tính liên quan phụ thuộc vào vị trí của chính môi trường đó, mà có thể phụ thuộc vào các thông số như thời gian, phương hướng hoặc nhiệt độ...

3.6 Môi trường không đồng nhất: Môi trường trong đó các đặc tính liên quan phụ thuộc vào vị trí của chính môi trường đó do sự có mặt của các phần tử vật chất không giống nhau.

3.7 Khối lượng riêng  r: Bằng khối lượng chia cho thể tích.

Ghi chú:

1. Đối với các vật liệu xốpvà vật liệu dạng hạt thì khối lượng riêng của phần đặc, khối lượng riêng của toàn khối có thể xác định được.

2. Theo ISO 31, khối lượng riêng được ký hiệu là “r”, đơn vị đo là kilôgam trên mét khối (kg/m³).

3.8 Môi trường đẳng hướng: Môi trường trong đó các đặc tính liên quan không phụ thuộc vào phương hướng mà có thể là hàm số theo vị trí của môi trường hoặc hàm số biến thiên theo thời gian, nhiệt độ...

3.9 Môi trường không đẳng hướng: Môi trường trong đó các đặc tính  liên quan là hàm số của phương hướng.

3.10 Môi trường ổn định: Môi trường trong đó các đặc tính có liên quan không phụ thuộc vào thời gian, mà có thể là một hàm số biến thiên theo tọa độ, phương hướng, nhiệt độ v.v...