Language
Country/Area
No result found
Тепловая масса и теплоемкость: какова их загадочная связь?
При проектировании зданий тепловая масса является важным физическим свойством, которое определяет, как поток тепловой энергии в здании влияет на изменения его температуры. Однако среди экспертов, похоже, нет единого мнения относительно определения тепловой массы. Многие ученые считают ее синонимом теплоемкости, способности объекта сохранять тепловую энергию, другие описывают тепловую массу в сочетании с ее объемом и объемной теплоемкостью. Это несоответствие привело к тому, что термальная масса стала считаться лженаукой в глазах некоторых ученых. В этой статье будет рассмотрена связь между тепловой массой и теплоемкостью и их применение в проектировании зданий.
Тепловая масса обычно обозначается символом
Cth, а ее единица СИ —Дж/КилиДж/°C(оба являются эквивалентный эффект).
Взаимосвязь между теплом Q и тепловой массой можно определить как: Q=CthΔT, где Q представляет собой переданную тепловую энергию, а ΔT — изменение температуры. Это означает, что когда тепло попадает в объект, тепловая масса определяет, насколько повышается температура объекта.
Например, если к медному механизму с тепловой массой 38,46 Джоулей/°C добавить 250 Джоулей тепла, его температура повысится на 6,50°C. Эта однородность материи делает расчет тепловой массы относительно простым, используя только массу объекта и его удельную теплоемкость.
Сложность расчета теплоемкости возрастает в зданиях, построенных из нескольких материалов. Обычно для этого требуется суммировать теплоемкости каждого чистого материала или проводить прямые измерения объекта в целом. Это делает термомассовый анализ в композитах из нескольких материалов более сложным.
"Тепловая масса зависит от соотношения удельной теплоемкости материала, плотности, толщины и теплопроводности."
В более широком контексте строительства воздействие тепловой массы рассматривается как имеющее прямую связь с комфортом. Если наружная температура часто меняется, добавление тепловой массы может улучшить комфорт на определенный период времени. Однако тепловая масса может стать помехой, если помещение используется с перерывами. При непрерывном притоке тепла влияние тепловой массы едва заметно. Поэтому расчеты теплоемкости обычно не включаются в инженерные расчеты.
"В США и Канаде оборудование для отопления и охлаждения зданий обычно планируется в соответствии с Руководством J Ассоциации подрядчиков по кондиционированию воздуха (Руководство J), но этот процесс не учитывает влияние теплоемкости."
Согласно Руководству J, оборудование для отопления и охлаждения здания должно быть детально измерено на основе таких деталей, как размер, конструкция, изоляция, воздухонепроницаемость, характеристики оборудования и пользовательская нагрузка дома. Хотя в этом процессе предполагается теплоемкость, оборудование предназначено в первую очередь для поддержания комфортной среды в помещении при экстремальных температурах.
Загадочная связь между тепловой массой и теплоемкостью, особенно в контексте устойчивости и комфорта при проектировании зданий, остается областью, заслуживающей дальнейших исследований. По мере развития строительных технологий вопрос о том, как лучше использовать тепловую массу и связанные с ней свойства, может стать ключом к будущим проектам. При рассмотрении тепловой массы следует ли нам переоценить ее потенциал по снижению энергопотребления и поддержанию комфорта?
