[es] - Termoizolacija kuće, Ponašanje toplote

Brodoplovac
Beograd

Član broj: 171299
Poruke: 838
*.adsl.verat.net.

+166 Profil

Termoizolacija kuće, Ponašanje toplote

^{09.06.2009. u 22:54 - pre 180 meseci}

Ja nisam fizičar i nemam pojma fiziku. Zanimaju me dve stvari vezane za termoizolaciju kuće.

1) Prva stvar
Pretpostavka: Imamo dve kuće koje su savršeno izolovane osim što na svakoj kući postoji po jedan zid koji propušta toplotu.

Slika 1) - Taj zid je širok 600 cm, debeo 30 cm, visina zida nije bitna.
Slika 2) - Iseći ćemo parče 300 x 15 cm tog zida i zalepićemo ga na onaj deo zida koji ostaje čitav.
Sada se zid sastoji iz jednog tanjeg dela 300 x 15 cm i jednog debljeg dela koji ima 300 x 45 cm.

Moje pitanje je: Da li bi kuća sa zidom 1) bila podjednako izolovana kao kuća kao kuća sa zidom 2)?

- Ostale pretpostavke možete sami dodati ako su dodatne pretpostavke neophodne da bi se došlo do odgovora.

2) Druga stvar
Imamo dve iste šipke koje se dodiruju. Svaka od šipki je različite temperature. Jedna šipka može da predaje temperaturu samo drugoj šipki i nema razmene temperature sa okruženjem. Temperaturu merim u stepenima celzijusa!

Slika 1) - Prva slika pokazuje dve šipke koje se dodiruju. Jedna ima temperaturu 0, a druga 20 stepeni. Pretpostavljam da će nakon razmene temperature obe šipke imati po 10 stepeni celzijusa.
Slika 2) - Druga slika pokazuje dve šipke koje se dodiruju. Jedna ima temperaturu 0, a druga 100 stepeni. Pretpostavljam da će nakon razmene temperature obe šipke imati po 50 stepeni celzijusa.

U mom primeru sam samo posmatrao kojom dinamikom će se smanjivati temperatura toplije šipke. Grafikoni i legenda objašnjavaju nekoliko mogućih ishoda koji govore o tome kojim tempom će se hladiti toplija šipka.

Moje pitanje je: Na koji način temperature šipki utiču na dinamiku razmene toplote između šipki? Pod dinamikom podrazumevam vreme neophodno da se temperature ujednače kao i ravnomernost tog ujednačavanja u odnosu na vreme.

- Ostale pretpostavke možete sami dodati ako su dodatne pretpostavke neophodne da bi se došlo do odgovora.

Odgovor na temu

DS_Store
[es] :: Macintosh

Član broj: 32090
Poruke: 666
77.46.246.*

+4 Profil

Re: Termoizolacija kuće, Ponašanje toplote

^{19.06.2009. u 18:00 - pre 180 meseci}

Nisam ranije video ovo, na žalost.

1) Količina toplote razmenjena u drugom slučaju biće za oko 30% veća od one razmenjene u prvom slučaju.

2) Ovde je previše uopšten primer: šipke a ne ploče + neka atmosfera (konvekcija) + neizolovane (zračenje) = previše kompleksno za računanje. Nadam se da nema ljutnje :)
Ima li ovo neku praktičnu pozadinu da probamo da nekako drugačije rešimo?

10 HOME
20 SWEET
30 GO TO 10

Odgovor na temu

Brodoplovac
Beograd

Član broj: 171299
Poruke: 838
*.adsl.verat.net.

+166 Profil

Re: Termoizolacija kuće, Ponašanje toplote

^{23.06.2009. u 05:52 - pre 180 meseci}

Hvala na odgovoru.

1) Ako zid (Slika 2) propušta više toplote od zida (Slika 1) onda je zid (Slika 1) bolji izolator. Iz ovog razloga zaključujem da je bolje imati kuću kojoj je termoizolacija ujednačena, tj. svi zidovi okrenuti na istu stranu sveta trebaju da budu podjednako izolovani. Da li sam u pravu?

2) Evo ga konkretan primer za drugi problem. Imamo dva bojlera. Oba su izložena zračenju sunca. Sunce greje vodu u tim bojlerima. Kroz bojler prolazi cev napunjena glikolom. Glikol je antifriz koji se koristi za transport toplote, to je vrsta hemikalije. Postoji pumpa koja gura glikol kroz cev.

Jedan bojler je debeo i kratak. Drugi bojler je visok i uzak.

Sistem funkcioniše na sledeći način. Sunce greje vodu u bojleru. Najvruća voda u bojleru se penje nagore kao što to slikovito pokazuje termometarska skala (WARM-HOT). Glikol koji prolazi kroz cevi preuzima tu toplotu i prenosi je dalje. Na nekom udaljenom mestu glikol se hladi i ponovo se vraća u bojler da bi se dogrejao.

Uvodim pretpostavke:
1) Sunce podjednako greje oba bojlera "P=Q". To znači da voda u bojlerima prima istu količinu toplote od sunca.
2) Bojleri sadrže podjednaku količinu vode "M=N".
3) Površina radijatora u oba bojlera je ista "A=B".
4) Spoljni sistem pumpe i cevi sa glikolom je isti kod oba bojlera "I=J".

Glavna razlika između bojlera je što se radijator kod tankog bojlera (bojler 2) nalazi u potpunosti u "HOT" crvenoj zoni. Kod zdepastog bojlera (bojler 1) radijator se nalazi delimično u crvenoj "HOT" zoni, delimično u ljubičastoj "VERY WARM" zoni.

Pošto oba bojlera primaju istu količinu toplote od sunca zanima me koji će bojler biti bolji. Tu dolazimo do pitanja na koji način toplota vode u svakom od bojlera utiče na dinamiku prelaska toplote na glikol.

Odgovor na temu

DS_Store
[es] :: Macintosh

Član broj: 32090
Poruke: 666
80.93.235.*

+4 Profil

Re: Termoizolacija kuće, Ponašanje toplote

^{23.06.2009. u 10:07 - pre 180 meseci}

1. Ne volim da pričam uopšteno, zato evo kako stoje stvari za navedeni primer.

Ako se zanemari zračenje, razmenjena količina toplote kroz zid iznosi: Q = k × A × delta t.

- k je jedan pipav koeficijent koji, između ostalog, zavisi i od debljine pregrade

- A je površina;

- delta t je razlika temperatura sa obe strane zida.

Sad, tvoj primer izgleda ovako: na polovini površine izolacija je smanjena na pola prvobitne debljine. Dakle A je duplo manje ali zato što si smanjio debljinu zida za pola k se praktično dupliralo (k nije tačno dva puta veće ali nebitno, skoro jeste).
Znači, na toj polovini površine imaš razmenjenu količinu toplote skoro jednaku kao kroz čitavu prvobitnu pregradu.

Dodatno, na drugoj polovini, sa podebljanom izolacijom, opet postoji neki prolaz toplote. On je manji nego što je bio kroz prvi zid ali i dalje postoji pa se sabira sa prethodnim i to sve zajedno kada se provrti kroz najosnovniji račun izađe nekih 1,3 puta više od inicijalnog.

Što se tiče orijentacije, ona je mnogo bitnija leti ali OK, ako već vodiš računa i o tome gledaj da ti prozori dobro zaptivaju na strani sa koje duva vetar. To ti je mnogo veći problem nego da li je izolacija na nekoj strani deblja par mm od one na drugoj.

2. Ovo i dalje ne mogu da povežem sa onim što si napisao u prvoj poruci ali nebitno, sada je dosta konkretnija priča pa hajdemo o bojleru.

Sve to za šta si pitao je od daleko manje važnosti od same činjenice da si nagurao izmenjivač (spiralno namotanu cev, “radijator” kako ti kažeš) u samo deo zapremine bojlera. Pogledaj ponovo onu jednačinu gore. U njoj figuriše površina. U ovom primeru to je površina cevi u bojleru, oko koje opstrujava voda. Mnogo ti je bitnije da povećaš tu površinu koliko god možeš, nego da juriš zonu sa najvišim temperaturama u bojleru. To su toliko male količine vode da je i ta razlika temperatura mala.

Isto me zanima – zašto glikol (etilen glikol, propilen glikol?)? Je li to nešto što je ostalo od ranije ili...? Etilen i sl. glikoli su, i sam si to rekao, antifrizi. Specifični toplotni kapacitet rastvora etilen glikola u vodi je manji od specifičnog toplotnog kapaciteta same vode pa ćeš za isti maseni protok rastvora etilen glikola imati manju razmenjenu količinu toplote nego da koristiš vodu.

Sad smo malo načeli temu pa ako ima još nešto, tu sam.

10 HOME
20 SWEET
30 GO TO 10

Odgovor na temu

Brodoplovac
Beograd

Član broj: 171299
Poruke: 838
*.adsl.verat.net.

+166 Profil

Re: Termoizolacija kuće, Ponašanje toplote

^{23.06.2009. u 21:10 - pre 180 meseci}

Glikol se koristi za razmenu toplote sa solarnim kolektorom. Solarni kolektor se nalazi na krovu pa postoji opasnost od smrzavanja tečnosti i pucanja cevi.

Ovako izgleda jedan kompletan sistem koji obuhvata grajanje solarnim kolektorima, geotermalno grejanje, dobijanje vruće vode za kupanje, tople vode za grejanje itd. Sistem je vrlo složen i zato jedan od izmenjivača mora da ide na vrh rezervoara. Ja ne dovodim u pitanje da su veličina i položaj razmenjivača bitni, mene čisto zanima na koji način se toplota "preliva" iz jedne materije u drugu.

-------------------------------------------------------------------------------
Zanemari na trenutak primer sa bojlerom, hoću na drugačiji način da definišem moje pitanje.

Pošto se toplota preliva iz jednog tela u drugo, to me podseća na curenje tečnosti iz bušnog suda u okolinu. Radi komparativne analize navešću primer tečnosti koja se izliva iz vodenog stuba. Ovaj primer nema nikakve direktne veze sa pričom o temperaturi osim što pokušavam preko njega asocijativno da dočaram šta me zanima.

Imamo dva vodena stuba. Jedan je visok, drugi je zdepast. Primaju iste količine vode. Na dnu svakog stuba je čep. Vadimo čep i posmatramo kojom dinamikom voda ističe.

Kod visokog stuba voda ističe vrlo brzo u početku. Brzina isticanja se snažnije smanjuje sa oticanjem vode jer se smanjuje visina vodenog stuba. Isticanje se završava za četiri minuta jer je mlaz u samom startu isticanja bio vrlo jak i voda je brzo izlazila.

Kod zdepastog stuba voda ističe sporije u početku. Brzina oticanja se polako smanjuje jer se smanjuje visina vodenog stuba ali ta promena nije onako izražena kao kod visokog stuba. Isticanje se završava za pet minuta jer je isticanje u početku bilo manjeg intenziteta nego kod visokog stuba.

-----------------------------------------------------------------------------
Sada se vraćam na primer sa dve šipke i pravim paralelu kretanja toplote sa kretanjem vode.

Ovaj put neka ne budu dve šipke već dve table. Table se dodiruju. Toplotu prenose samo dodirom a ne i zračenjem niti preko vazduha.

Prvi par tabli ima temperature od 100 i nula stepeni. Drugi par tabli ima tamperature od 40 i nula stepeni. To je jedina razlika između jednog i drugog para tabli.

Ja sam odredio dinamiku razmene 20 stepeni toplote od jedne table ka drugoj tabli. Znači definisao sam kako u vremenu toplota prelazi od jedne ka drugoj tabli. Posle prelaska 20 stepeni toplote prvi par tabli će imati temperature 80 i 20 stepeni, a drugi par tabli će imati temperature od 20 i 20 stepeni.

Dinamika razmene toplote na slikama je izmišljena. Ona verovatno ne odgovara stvarnosti. Mene zanima kako razlika u temperaturi dva tela utiče na dinamiku razmene toplote.

Za prethodni primer sa vodenim stubom otprilike sam znao dinamiku kojom će voda iscureti. Utvrdio sam zavisnost te dinamike od visine vodenog stuba. Sada me isto to zanima ali za temperaturu.

Odgovor na temu

DS_Store
[es] :: Macintosh

Član broj: 32090
Poruke: 666
80.93.235.*

+4 Profil

Re: Termoizolacija kuće, Ponašanje toplote

^{24.06.2009. u 15:03 - pre 180 meseci}

Aha, OK, sada su neke stvari jasnije.

Onaj izraz koji sam naveo iznad dat je za pretpostavku da se odvija stacionaran prenos toplote. To znači da se proces razmene toplote ustalio i da vreme više ne igra nikakvu ulogu. To je dovoljno precizno za većinu problema u praksi. Ne posmatra se brzina odvijanja procesa, već razmenjena količina toplote.

Ako ti je baš bitno da pratiš promene sa vremenom - e onda se stvari dosta komplikuju, na žalost. Za primer sa pločama, gde se gleda samo jedna dimenzija, imaš jednačinu sa parcijalnim diferencijalima, drugog reda. Kao rešenje dobija se izraz u kome je data temperatura u funkciji vremena, pa u svakom trenutku možeš izračunati temperaturu i konstruisati taj dijagram koji si crtao.

Sad, na tebi je da vidiš da li je baš toliko bitno da se prati promena brzine odvijanja procesa. Možeš da baciš pogled da vidiš kako to izgleda za slučaj ploče, malo je zametan račun:
http://mathworld.wolfram.com/HeatConductionEquation.html

P.S. Inače, namerno izbegavam da odokativno uspostavljam analogiju sa isticanjem vode. Samo ću reći da je za odvijanje procesa neophodno imati potencijal za odvijanje procesa, u slučaju isticanja u pitanju je visina vodenog stuba, tj. njegov pritisak a u slučaju prenosa toplote razlika temperatura.

10 HOME
20 SWEET
30 GO TO 10

Odgovor na temu

Brodoplovac
Beograd

Član broj: 171299
Poruke: 838
85.222.177.*

+166 Profil

Re: Termoizolacija kuće, Ponašanje toplote

^{24.06.2009. u 16:05 - pre 180 meseci}

Mene baš zanima odokativno kakvo je ponašanje toplote.
Formula za računanje prelaska toplote je suviše visoka fizika za mene.

Nekako mi je logično da postoje neka pravila o prelasku toplote sa jednog tela na drugo. Nelogično mi je da se prenos toplote različito vrši u svakom posebnom slučaju. E sad, jedno je moj osećaj, a drugo je realnost.

Nema veze, ne mora sve da se shvati. Ako budem sam nešto pravio u sistemu grejanja jednostavno ću da kopiram komercijalna rešenja koliko god to budem mogao.

Hvala na trudu DS_Store i pozdrav

Odgovor na temu

DS_Store
[es] :: Macintosh

Član broj: 32090
Poruke: 666
77.46.209.*

+4 Profil

Re: Termoizolacija kuće, Ponašanje toplote

^{24.06.2009. u 18:42 - pre 180 meseci}

Citat:

Brodoplovac: Nekako mi je logično da postoje neka pravila o prelasku toplote sa jednog tela na drugo. Nelogično mi je da se prenos toplote različito vrši u svakom posebnom slučaju.

Pa postoji pravilo, to pravilo je zakon o održanju energije.

I u okviru njega, tri osnovna mehanizma prenosa toplote su: 1) zračenje, 2) konvekcija (prelazak sa fluida na površ ili obrnuto) i 3) kondukcija (provođenje kroz neku sredinu).

U svakoj razmeni toplote učestvuju neki ili svi ovi mehanizmi, to su ta "pravila" i ona su u službi onog prvog spomenutog "pravila". I to je sve.

Sad, to što postoji milion različitih varijanti kako neko može postaviti više tela da razmenjuju toplotu... tako je kako je.

Ne znam šta konkretno želiš da napraviš, možda taj bojler, možda nešto deseto ali nebitno, moj ti savet ostaje - bolje ti je da gledaš toplotni fluks, tj. koliko vati možeš da razmeniš a ne brzinu promene. Ne znam ni za jedan sistem u grejanju (pre svega objekat ali ni instalaciju) kod koje se promene režima primećuju tako brzo da ima smisla uvlačiti vreme u proračune.

A to je i razlog zbog kojeg niko neće ozbiljno da se bavi mašinstvom :) Svi se u sve razumeju dok ne priča ne pređe u praksu a onda se razbeže :)

Puno pozdrava.

10 HOME
20 SWEET
30 GO TO 10

Odgovor na temu

Brodoplovac
Beograd

Član broj: 171299
Poruke: 838
*.adsl.verat.net.

+166 Profil

Re: Termoizolacija kuće, Ponašanje toplote

^{31.12.2009. u 05:33 - pre 174 meseci}

Evo ga odgovor koji sam tražio, izgleda da se toplota kreće na isti način kao što voda izlazi iz vodenog stuba (primer iz gornjeg posta). Tamo je važilo da što je višlji vodeni stub to voda brže izlazi. Za temperaturu važi što veća razlika u temperaturi to toplota brže prelazi sa tela na telo.

_{[Ovu poruku je menjao Brodoplovac dana 31.12.2009. u 06:57 GMT+1]}

Prikačeni fajlovi

Brzina toplote.flv - 325.32k

Odgovor na temu