Γνώση και εμπειρία στο χώρο του γυαλιού

Τι είναι ο συντελεστής U-Value ;

Συντελεστής Θερμοχωρητικότητας

U-Value

 

 

 

 

 

ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΣΤΟ ΓΥΑΛΙ

( ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ UVALUE )

ΕΛΟΤ ΕΝ 673

 

 

Ο συντελεστής U‐Value είναι μια παράμετρος η οποία προσδιορίζει την θερμότητα που μεταφέρεται διαμέσου του κεντρικού τμήματος των υαλοπινάκων, δηλαδή χωρίς την επίδραση των άκρων και δηλώνει τη σταθερή πυκνότητα του ποσοστού μεταφοράς θερμότητας ανά διαφορά θερμοκρασίας ανάμεσα στις περιβαλλοντικές θερμοκρασίες σε κάθε πλευρά. Ο συντελεστής U‐Value μετριέται σε Watt ανά τετραγωνικό μέτρο ανά βαθμό Kelvin (W/m2 K) Η μέθοδος αυτού του προτύπου είναι βασισμένη σε υπολογισμούς σύμφωνα με τις ακόλουθες αρχές :

 

 Ο συντελεστής U‐Value δίνεται από την εξίσωση

⅟u =⅟he +⅟ht +⅟hi (1)

Όπου:

he και hi : είναι οι συντελεστές της εξωτερικής και της εσωτερικής θερμότητας που μεταφέρεται

ht : είναι η συνολική θερμική αγωγιμότητα του υαλοπίνακα

⅟ht = ₁Σⁿ ⅟hs + ₁Σm dj . rj (2)

Όπου:

hs : είναι η θερμική αγωγιμότητα σε κάθε κενό με αέριο

n : είναι ο αριθμός των κενών

dj : είναι το πάχος κάθε στρώματος υλικού

rj : είναι η ειδική θερμική αντίσταση κάθε υλικού ( η ειδική θερμική αντίσταση του

γυαλιού = 1.0 mK/W )

m : είναι ο αριθμός των στρωμάτων των υλικών

hs= hr + hg (3)

όπου :

hr: είναι η αγωγιμότητα της ακτινοβολίας

hg: είναι η αγωγιμότητα του αερίου

Η παράμετρος hr δίνεται από την σχέση :

hr= 4σ ( ⅟ε1 +⅟ε2 ‐1 )⁻' Tm3 (4)

όπου:

σ: είναι η σταθερά του Stefan‐Boltzmann

Tm : είναι η μέση απόλυτη θερμοκρασία του κενού του γυαλιού

ε1 και ε2 : είναι οι διορθωμένοι συντελεστές θερμικής εκπομπής στην θερμοκρασία Tm

Η παράμετρος hg δίνεται από την σχέση

hg= Nu λ⁄s (5)

όπου:

s: είναι το πλάτος του κενού

λ: είναι η θερμική αγωγιμότητα

Nu: είναι ο αριθμός του Nusselt

Nu= A ( Gr Pr )ⁿ (6)

A: μία σταθερά

Gr: ο αριθμός του Grashof

Pr: ο αριθμός του Prandtl

n: ένας εκθέτης

Gr =9.81 s3 ΔΤ p2⁄ Tm μ2 (7)

Pr=μ c ⁄λ (8)

Όπου:

ΔΤ : η διαφορά θερμοκρασίας στο όριο μεταξύ της γυάλινης επιφάνειας και του κενού με το αέριο

p: πυκνότητα

μ: το δυναμικό ιξώδες

c: η συγκεκριμένη ικανότητα θερμότητας

Tm: η μέση θερμοκρασία

Για κατακόρυφους υαλοπίνακες οι παράμετροι της εξίσωσης (6) είναι

Α= 0.035

n= 0.38

Για οριζόντιους ή υπό γωνία υαλοπίνακες και για ανοδική ροή θερμότητας , η

θερμότητα που μεταφέρεται ενισχύεται.

Σε αυτή την περίπτωση θα πρέπει η εξίσωση (6) να εξεταστεί με τις ακόλουθες

τιμές για τις παραμέτρους Α και n

Οριζόντιοι υαλοπίνακες : Α= 0.16 και n= 0.28

Υπό γωνία 45⁰ : Α= 0.10 και n= 0.31

Για τις ενδιάμεσες γωνίες η γραμμική παρεμβολή είναι ικανοποιητική.

Όταν υπάρχει καθοδική ροή της θερμότητας το Nu=1 αντικαθίσταται μέσα στην

σχέση (5).

Συντελεστής θερμικής εκπομπής ε

Οι διορθωμένοι συντελεστές θερμικής εκπομπής ε στις επιφάνειες των ορίων των εσωκλειόμενων κενών απαιτούνται για τον υπολογισμό της αγωγιμότητας ακτινοβολίας hr στην εξίσωση (4).Για τις γυάλινες επιφάνειες που δεν έχουν επίστρωση, ο διορθωμένος συντελεστής θερμικής εκπομπής που πρέπει να χρησιμοποιείται είναι 0.837. Για επιστρωμένες επιφάνειες ο κανονικός συντελεστής θερμικής εκπομπής εn θα καθοριστεί με ένα υπέρυθρο φασματόμετρο και ο διορθωμένος συντελεστής προκύπτει από τον κανονικό συντελεστή θερμικής εκπομπής .

Ιδιότητες του αερίου στο διάκενο

Οι ιδιότητες του αερίου του διάκενου που απαιτούνται είναι η θερμική αγωγιμότητα (λ) ,η πυκνότητα (p), το δυναμικό ιξώδες (μ) και συγκεκριμένη ικανότητα θερμότητας (c). Οι σχετικές τιμές αντικαθίστανται στις σχέσεις (7) και (8) για τους αριθμούς του Grashof και Prandtl και ο αριθμός του Nusselt καθορίζεται από την σχέση (6). Αν ο αριθμός του Nusselt είναι μεγαλύτερος από 1 αυτό δείχνει ότι η μεταφορά εμφανίζεται ενισχύοντας το ποσοστό ροής θερμότητας. Αν η υπολογισθείσα τιμή του αριθμού του Nusselt είναι μικρότερη από 1 αυτό δείχνει ότι η ροή θερμότητας μέσα στο αέριο είναι υπό διεξαγωγή και ο αριθμός του Nusselt δίνεται στην οριακή τιμή του 1. Με εφαρμογή στην σχέση (5) προκύπτει η αγωγιμότητα του αερίου hg.

Συντελεστής μεταφοράς θερμότητας he

Ο Συντελεστής μεταφοράς θερμότητας he αναφέρεται στην ταχύτητα του ανέμου κοντά στον υαλοπίνακα , την θερμική εκπομπή και άλλους κλιματικούς παράγοντες. Για συνήθεις κατακόρυφες γυάλινες επιφάνειες η τιμή του συντελεστή he είναι 23 W/m2 K για λόγους σύγκρισης των τιμών του U‐Value των υαλοπινάκων. Η διαδικασία αυτή δεν λαμβάνει υπόψη της την βελτίωση του συντελεστή U‐Value λόγω της παρουσίας των εξωτερικά εκτεθειμένων με επίστρωση επιφανειών μαζί με την θερμική εκπομπή χαμηλότερη από 0.837.

Εσωτερικός συντελεστής μεταφοράς θερμότητας hi

Ο εσωτερικός συντελεστής μεταφοράς θερμότητας hi δίνεται από την ακόλουθη σχέση :

hi = hr + hc

όπου :

hr: αγωγιμότητα ακτινοβολίας

hc: αγωγιμότητα μεταφοράς

Ο συντελεστής hr για μη επιστρωμένες γυάλινες επιφάνειες είναι 4.4 W/m2 K. Αν η εσωτερική επιφάνεια του υαλοπίνακα έχει χαμηλότερη θερμική εκπομπή ( low‐e ) τότε ο συντελεστής hr δίνεται από την σχέση :

hr= 4.4ε⁄0.837

ε: ο διορθωμένος συντελεστής θερμικής εκπομπής της επιστρωμένης επιφάνειας

0.837: ο διορθωμένος συντελεστής θερμικής εκπομπής για μη επιστρωμένο γυαλί

Αυτό ισχύει μόνο εφόσον δεν υπάρχει καμία συμπύκνωση στην επιστρωμένη επιφάνεια. Η τιμή του συντελεστή hc είναι 3.6 W/m2 K για ελεύθερη μεταφορά. Αν πάνω ή κάτω από το παράθυρο είναι τοποθετημένη μία αεροκουρτίνα η τιμή αυτή μπορεί να είναι μεγαλύτερη αν ένα ρεύμα του αέρα φυσά στο παράθυρο.

Για κατακόρυφες γυάλινες επιφάνειες και ελεύθερη μεταφορά θερμότητας ισχύει :

hi= 4.4 + 3.6 = 8.0 W/m2 K (12)

η οποία είναι τυποποιημένη για λόγους σύγκρισης των τιμών του συντελεστή UValue των υαλοπινάκων.

Τιμές σχεδιασμού

Η εφαρμογή των δηλωμένων τιμών των U‐Values των υαλοπινάκων στο σχεδιασμό των κτιρίων μπορεί να μην είναι πάντα αρκετά ακριβής. Σε ειδικές συνθήκες η τιμή σχεδιασμού πρέπει να καθοριστεί χρησιμοποιώντας αυτό το πρότυπο. Οι κατάλληλες τιμές σχεδιασμού του συντελεστή U‐Value καθορίζονται ανάλογα με την θέση του υαλοπίνακα και τις περιβαλλοντικές συνθήκες χρησιμοποιώντας τις διορθωμένες οριακές τιμές των συντελεστών hs, he, και hi οι οποίες πρέπει να δηλώνονται.

Δηλωμένες τιμές Τυποποιημένες οριακές συνθήκες

Για όλες τις περιπτώσεις όπου οι τιμές του U‐Value είναι δηλωμένες, για επιπρόσθετους σκοπούς, οι τυποποιημένες οριακές συνθήκες που αναφέρονται παρακάτω πρέπει να χρησιμοποιούνται. Οι τυποποιημένες οριακές συνθήκες για δηλωμένες τιμές είναι :

r: θερμική ειδική αντίσταση του γυαλιού 1.0 mK/W

ε: συντελεστής θερμικής εκπομπής 0.837

ΔΤ: : η διαφορά θερμοκρασίας στο όριο μεταξύ της γυάλινης επιφάνειας και του κενού με το αέριο 15 K

Tm : είναι η μέση απόλυτη θερμοκρασία του κενού του γυαλιού 283 K

σ: είναι η σταθερά του Stefan‐Boltzmann 5.67 10⁻8 W/m2 K4

he: συντελεστής της εξωτερικής θερμότητας που μεταφέρεται 23 W/m2 K

hi: συντελεστής της εσωτερικής θερμότητας που μεταφέρεται 8 W/m2 K

A: μία σταθερά 0.035

n: ένας εκθέτης 0.38__