L’exemple – Calcul de l’isolant en laine de roche – Définition

Exemple – Calcul de l’isolation en laine de roche. Calculez le flux de chaleur (perte de chaleur) à travers un mur isolé. Utilisez une isolation en laine de roche de 10 cm d’épaisseur. Comparez-le avec un mur nu. Génie thermique

Exemple – Isolation en laine de roche

perte de chaleur à travers le mur - exemple - calculLes murs constituent une source majeure de perte de chaleur d’une maison. Calculez le taux de flux de chaleur à travers un mur de 3 mx 10 m (A = 30 m 2 ). Le mur a une épaisseur de 15 cm (L 1 ) et est constitué de briques de conductivité thermique de k 1 = 1,0 W / mK (isolant thermique médiocre). Supposons que les températures intérieure et extérieure soient de 22 ° C à -8 ° C et que les coefficients de transfert de chaleur par convection sur les côtés intérieur et extérieur soient de h 1 = 10 W / m 2 K et h 2 = 30 W / m 2K, respectivement. Notez que ces coefficients de convection dépendent fortement des conditions ambiantes et intérieures (vent, humidité, etc.).

  1. Calculez le flux de chaleur ( perte de chaleur ) à travers ce mur non isolé.
  2. Assumez maintenant l’ isolation thermique du côté extérieur de ce mur. Utilisez un isolant en laine de roche d’ une épaisseur de 10 cm (L 2 ) avec une conductivité thermique de k 2 = 0,022 W / mK et calculez le flux de chaleur ( perte de chaleur ) à travers ce mur composite.

Solution:

Comme il a été écrit, de nombreux processus de transfert de chaleur impliquent des systèmes composites et impliquent même une combinaison de conduction et de convection . Avec ces systèmes composites, il est souvent commode de travailler avec un coefficient global de transfert de chaleur , connu comme un facteur U . Le facteur U est défini par une expression analogue à la loi de Newton sur le refroidissement :

facteur u - coefficient de transfert de chaleur global

Le coefficient de transfert de chaleur global est lié à la résistance thermique totale et dépend de la géométrie du problème.

  1. mur nu

En supposant un transfert de chaleur unidimensionnel à travers la paroi plane et sans tenir compte du rayonnement, le coefficient de transfert de chaleur global peut être calculé comme suit:

coefficient de transfert thermique global - calcul des pertes thermiques

Le coefficient global de transfert de chaleur est alors:

U = 1 / (1/10 + 0,15 / 1 + 1/30) = 3,53 W / m 2 K

Le flux de chaleur peut alors être calculé simplement comme:

q = 3,53 [W / m 2 K] x 30 [K] = 105,9 W / m 2

La perte de chaleur totale à travers ce mur sera:

perte = q. A = 105,9 [W / m 2 ] x 30 [m 2 ] = 3177 W

  1. mur composite avec isolation thermique

En supposant un transfert de chaleur unidimensionnel à travers la paroi composite plane, aucune résistance de contact thermique et sans tenir compte du rayonnement, le coefficient de transfert de chaleur global peut être calculé comme suit:

coefficient global de transfert de chaleur - calcul de l'isolation thermique

isolation en laine de rocheLe coefficient global de transfert de chaleur est alors:

U = 1 / (1/10 + 0,15 / 1 + 0,1 / 0,022 + 1/30) = 0,207 W / m 2 K

Le flux de chaleur peut alors être calculé simplement comme:

q = 0,207 [W / m 2 K] x 30 [K] = 6,21 W / m 2

La perte de chaleur totale à travers ce mur sera:

perte = q. A = 6,21 [W / m 2 ] x 30 [m 2 ] = 186 W

Comme on peut le voir, un ajout d’isolant thermique entraîne une diminution importante des pertes de chaleur. Il faut l’ajouter, un ajout de la prochaine couche d’isolant thermique ne provoque pas de telles économies. Cela peut être mieux vu de la méthode de résistance thermique, qui peut être utilisée pour calculer le transfert de chaleur à travers les murs composites . Le taux de transfert thermique constant entre deux surfaces est égal à la différence de température divisée par la résistance thermique totale entre ces deux surfaces.

résistance thermique - équation

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