Урок 1. Что нужно для расчета

Задача

Сколько тепла уходит зимой через кирпичную стену толщиной 380 мм и какой будет температура ее внутренней поверхности в мороз? Это первый вопрос любого теплотехнического расчета: из него потом получаются и счета за отопление, и ответ «будет ли сыро в углу».

Что нужно знать, чтобы посчитать

В статье «1. Как считают тепло» показано: для любого теплового расчета нужны три вещи.

Откуда числа. Теплопроводность материалов берут из СП 50.13330 «Тепловая защита зданий» (таблица Т.1); у одного материала там два значения — для сухих (А) и влажных (Б) условий эксплуатации, для Москвы берут Б. Наружная температура −23 °C — расчетная для Москвы по СП 131.13330.2025; для своего города найдите ее в нашем реестре климатических норм. Теплообмен α — сколько тепла воздух забирает с 1 м² поверхности на каждый градус разницы: у внутренней поверхности стены по нормам 8,7 Вт/(м²·°C), у наружной — 23 (снаружи ветер).

Как это выглядит в Temper Cloud

Все три вещи записываются одним коротким текстом — моделью. Вот наша стена:

model кирпичная стена version 7.3

materials params
1  lambda 0.81

materials objects
1  cuboid  0,0,0  380,1000,1000

ambients
1  t -23  alpha 23   points  0,500,500
2  t 20   alpha 8.7  points  380,500,500
3  adiabat  default

Нажмите «Показать в Temper» и поставьте курсор на строки по очереди — в окне справа подсветится то, что строка описывает.

• Теплопроводность — раздел материалов (materials params): материал 1 с λ = 0,81. Дробная часть пишется через точку.
• Размеры — раздел тел (materials objects): ящик (cuboid) из материала 1, заданный двумя противоположными углами. Координаты в миллиметрах: стена идет по оси X от 0 до 380 мм, по Y и Z — на 1000 мм.
• Граничные условия — раздел ambients. Строка 1 — наружный воздух: −23 °C и α = 23; точка (points) 0,500,500 лежит на грани X = 0 — эта грань и получает наружный воздух. Строка 2 — воздух комнаты на грани X = 380. Строка 3 — все остальные грани (default) без теплообмена (adiabat): это места, где мы отрезали кусок стены от остальной стены, тепло через них вдоль стены не уходит.

Посчитайте

Нажмите «Открыть полностью», затем «Отправить на расчет». Через несколько секунд откроется результат.

Что увидите в результате

На вкладке «Расчет»:

• в карточке «Тепловые потоки» — На входе: 68,52 Вт. Столько тепла каждую секунду уходит через 1 м² стены;
• в таблице «Температура поверхности» строка ГУ 2 (комната) — 12,12 °C: такой будет внутренняя поверхность стены в мороз.

На вкладке «Температура» модель раскрашена по температуре: видно, как она падает от комнаты к улице.

Сверьте с ручным расчетом из статьи. Сопротивление стены R = 1/8,7 + 0,38/0,81 + 1/23 = 0,628 м²·°C/Вт. Разница температур 20 − (−23) = 43 °C, поток q = 43 / 0,628 = 68,5 Вт на 1 м², температура поверхности 20 − 68,5 / 8,7 = 12,1 °C. Temper дает то же: у ровной стены тепло идет прямо насквозь, и простая формула точна. Программа нужна там, где формулы нет, — в углах, у окон, у плит; об этом следующие уроки.

12 °C на стене комнаты — это холодно: при обычной влажности воздуха в комнате на такой стене со временем появится плесень. Как это проверить — в уроке 4, а как сделать стену теплее — в уроке 2.

Проверьте себя

1. Что будет, если убрать строку 3 adiabat default?
2. Зачем в строке 1 точка 0,500,500, а не, скажем, 0,0,0?
3. Кирпич оказался другой: λ = 0,7. Что поменять в тексте и станет ли поверхность теплее?