РОЗРАХУНОК
LitinskyandLitinsky.com

Цей спосіб розрахунку призначений для визначення усередненого коефіцієнта теплопровідності "λ" для матеріалів або багатошарової конструкції з урахуванням неоднорідності структури. Розрахунок визначає значення опору теплопередачі "R" паралельно і перпендикулярно тепловому потоку з подальшим виведенням загального опору теплопередачі для всього зразка. Детальніше про цей способі розрахунку можна прочитати в книзі «Будівельна теплотехніка огороджувальних частин будівлі» К.Ф.Фокін, п'яте видання 2006р. Розрахунок таким способом має похибку в межах лише декількох відсотків.
Площа лівої і правої частини блоку практично однакові з невеликою відмінністю у розмірах гребеня в правому верхньому куті. Такими нюансами можна знехтувати, тому розглядати я буду тільки одну половину. (Див . мал.1). Отже враховуючи, що конфігурація порожнин не впливає на термічний опір передачі самого повітряного прошарку я спрощу її форму до усередненої. Її середнє значення глибини становить 11мм. Товщина внутрішнього ребра 6мм (Див. мал. 2). Площа конструкційного матеріала на малюнку і розрахунковій моделі збігається і складає S = 0,27 м2 . Основні товщини ребер між кресленням розрахункової моделі і оригінальним малюнком блоку збігаються і процентне співвідношення порожнистості теж ідентичне, що становить 50%. Довжина половини блоку 130мм. Таким чином можна зробити висновок, що модель має високу подібність до оригінального зразку.

Мал.1

Мал.2

Також для зручності підрахунку модель розбита на ділянки. Від "А" до "Е1" перпендикулярно потоку тепла і від I до IX паралельно потоку тепла. Ділянки від "Б" до "Е" майже повністю збігаються крім розташування гребенів на ділянці VI-VII, тому я приймаю "Б" як типову секцію. Секції "А" і "Е1" індивідуальні. Кожен модуль я розбиваю на відповідні шари, що відповідають прошаркам і ребрам. Коефіцієнт теплопровідності керамічного матеріалу при щільності P = 1560 ... 1540 кг / м3 становить λ = 0,70Вт / (м • ° С). Висота пустотного каменю 238мм, але для легкості розрахунку приймаю висоту матеріалу 1мм. Для повітряного прошарку товщиною 10-11мм опір теплопередачі складає R = 0,14 м² * С ° / Вт
Почнемо з площин паралельних потоку тепла. Розміри деяких шарів збігаються, тому деякі розрахунки я будуть пропускати.

Секція "Б"

Тіло блока

Ділянка I. Сумарна довжина керамічних стінок на цій ділянці дорівнює 46мм, а також  є 2 прошарки повітря R = 0,14 м² * С ° / Вт. Опір теплопередачі дорівнює RI= 0,046/ 0,70+(0,14*2)=0,346 м²*С°/Вт. Площа поверхні дорівнює FI= 3*1=3мм²

Ділянка III,V. Сумарна довжина також дорівнює 46мм з 2 прошарками повітря.

 RI=RIII=RV= 0,046/ 0,70+(0,14*2)= 0,346 м²*С°/Вт

 FIII, V= 6*1=6мм²

Ділянка II, IV, VI. Сумарна довжина дорівнює 24мм та 4 прошарки.

RII, IV,VI=0,024/ 0,70+(0,14*4)= 0,594м²*С°/Вт

FII, IV,VI=30мм²

Ділянка VII. Довжина дорівнює 68мм.

RVII=0,068/ 0,70= 0,097м²*С°/Вт

FVII=13мм²

Гребінь.

Ділянка VIII. Довжина дорівнює 16мм і 1 прошарок

RVIII=0,016/ 0,70+0,14= 0,162м²*С°/Вт

FVIII=8мм²

Ділянка IX. Довжина дорівнює 24мм.

RIX=0,024/ 0,70= 0,034м²*С°/Вт

FIX=8мм²

Термічний опір секції  "Б"

R Б =0,41м²*С°/Вт

Секція Б типова, тому необхідно R помножити на кількість типових секцій.

 R Б-Е =0,41*5=2,05 м²*С°/Вт

Теперь розрахунки для секцій  "А" и "Е1".

Секція "А"

Тіло блока

Ділянка I. Довжина 51мм і 2 прошарки

RI= 0,051/ 0,70+(0,14*2)=0,352 м²*С°/Вт.

FI = 3*1=3мм²

Ділянка III. Сумарна довжина дорівнює 62мм і 1 прошарок.

RIII = 0,062/ 0,70+0,14= 0,229 м²*С°/Вт

FIII, V= 6*1=6мм²

Ділянка V. Сумарна довжина також дорівнює 51мм і 2 прошарки.

RV= 0,051/ 0,70+(0,14*2)= 0,352 м²*С°/Вт

 FIII= 6*1=6мм²

Ділянка II, IV, VI. Сумарна довжина дорівнює 29мм і 4 прошарки.

RII, IV,VI=0,029/ 0,70+(0,14*4)= 0,601м²*С°/Вт

FII, IV,VI=30мм²

Ділянка VII. Довжина дорівнює 73мм.

RVII=0,073/ 0,70= 0,104м²*С°/Вт

FVII=13мм²

Гребінь.

Ділянка VIII. Довжина дорівнює 19мм і 1 прошарок 17мм ( R =0,147 м²*С°/Вт.)

RVIII=0,019/ 0,70+0,147= 0,174м²*С°/Вт

FVIII=8мм²

Ділянка IX. Довжина дорівнює 36мм.

RIX=0,036/ 0,70= 0,051м²*С°/Вт

FIX=6мм²

Термічний опір секції "А"

R А =0,43м²*С°/Вт

Секція "Е1"

Тіло блока

Ділянка I. Довжина 28мм

 RI= 0,028/ 0,70=0,04 м²*С°/Вт.

FI= 3*1=3мм²

Ділянка III, V. Сумарна довжина також дорівнює 28мм.

RIII,V = 0,028/ 0,70= 0,04 м²*С°/Вт

 FIII,V= 6*1=6мм²

Ділянка II, IV, VI. Сумарна довжина дорівнює 17мм і 1 прошарок.

RII, IV,VI=0,017/ 0,70+0,14= 0,164м²*С°/Вт

FII, IV,VI=30мм²

Ділянка VII. Довжина дорівнює 28мм.

RVII=0,028/ 0,70= 0,04м²*С°/Вт

FVII=13мм²

Термічний опір секції "E1"

R E1 =0,092 м²*С°/Вт

Опір теплопередачі блоку паралельно тепловому потоку буде наступним:

R = 0,092 + 0,43 + 2,05 = 2,57 м² * С ° / Вт

Значення паралельно потоку завжди завищено, але навіть зараз видно, що це не заявлені R = 3,3 м² * С ° / Вт

Тепер розрахунок перпендикулярно потоку тепла.

 Секція "Б"

Шари 1,3,5,7 це суцільна кераміка.

 R1,3,5,7 =0,006/0,7*4= 0,034 м²*С°/Вт

Шари 2,4,6,8 це суцільна кераміка упереміш з прошарками. Обчислюємо еквівалент лямбда для повітряного прошарку товщиною 11мм

λэ= 0,011/0,14=0,079Вт/(м·°С) 

Для шару 2 середній коефіцієнт теплопровідності дорівнюватиме

λэ2=0,210Вт/(м·°С), R2=0,011/0,210= 0,052 м²*С°/Вт

Для шару 6 середній коефіцієнт буде дорівнювати

λэ6=0,197Вт/(м·°С)Б, R7=0,011/0,197= 0,055 м²*С°/Вт

Для шарів 4,8 середній коефіцієнт буде дорівнювати

λэ4,8=0,181Вт/(м·°С) , R5,9=0,011/0,181= 0,061 м²*С°/Вт

R Б=0,061*2+0,055+0,052+0,034=0,263

R Б-Е =0,263*5=1,315 м²*С°/Вт

Секція "А"

Шари 1,5,7 це суцільна кераміка.

 R1 =0,011/0,7= 0,015 м²*С°/Вт

R5,7=0,006/0,7*2=0,017 м²*С°/Вт

Шари 2,3,4,6,8, це суцільна кераміка упереміш з прошарками.

λэ2=0,23Вт/(м·°С), R2=0,011/0,23= 0,0478 м²*С°/Вт

λэ3=0,661Вт/(м·°С), R3=0,006/0,661= 0,009 м²*С°/Вт

λэ4=0,237 Вт/(м·°С), R4=0,011/0, 237= 0,046 м²*С°/Вт

λэ6=0,197 Вт/(м·°С), R6=0,011/0,197= 0,056 м²*С°/Вт

λэ8=0,181 Вт/(м·°С), R8=0,011/0,181= 0,061 м²*С°/Вт

R А=0,061+0,056+0,046+0,009+0,0478+0,017+0,015=0,251 м²*С°/Вт

Секція "E1"

Шари 1,3 суцільна кераміка.

R1 =0,006/0,7= 0,0085 м²*С°/Вт

R3=0,011/0,7*2=0,016 м²*С°/Вт

Шар 3 це суцільна кераміка упереміш з прошарками.

λэ3=0,23Вт/(м·°С),R3=0,011/0,23= 0,0478 м²*С°/Вт

R Е1=0,0478+0,0085+0,016=0,0723

Опір теплопередачі блоку перпендикулярно

  тепловому потоку буде  наступним:

R= 0,0723+0,251 +1,315 =1,64 м²*С°/Вт

Дійсна величина термічного опору з урахуванням значень отриманих при розрахунку паралельно і перпендикулярно потоку складе

R=1,95 м²*С°/Вт

Обчислюємо еквівалент лямбда для блоку завтовшки 44мм

λе= 0,44/1,95=0,23Вт/(м·°С)

Цей метод розрахунків показав, що розрахунковий середній коефіцієнт теплопровідності блоку на 57% вище ніж заявлений виробником, що говорить про гірші теплозахисні якості. Хоч це і досить високий показник як для кераміки, але блок не придатний для самостійного використання в стінній конструкції і вимагає утеплення.