Prenos toplote unutar zgrade: kondukcija, konvekcija i radijacija
Kontrolisanje temperature vazduha unutar objekta je ključno za održavanje komfora stanovanja. Bilo da hoćemo da zagrijemo ili da ohladimo prostor, toplotnu energiju moramo pomjeriti sa jednog mjesta na drugo. Ona uvijek prati zakon termodinamike tako što se uvijek kreće ka hladnijem mjestu. Ukoliko topao vazduh uđe u prostoriju, namještaj, zidovi i podovi će postatajati topliji, a transfer toplote će stati onda kada se temperatura izjednači u čitavoj prostorji. Kada se toplota izvlači iz prostorije, tj. kada koristimo klima uređaj, prostorija postaje hladnija. Međutim, prestankom rada uređaja toplotna energije se opet vraća u hladniji prostor pa prostoriju opet moramo hladiti.
Postoje tri načina na koja se toplota prenosi sa jednog mjesta na drugo: kondukcija, konvekcija i radijacija.
Kondukcija
Kondukcija predstavlja transfer toplote između predmeta koja su u direktnom kontaktu jedni sa drugim. Molekuli unutar toplijeg predmeta se kreću brže nego molekuli unutar hladnijeg predmeta. Ukoliko toplji i hladniji predmet dovedemo u direktan kontakt, molekuli unutar hladnijeg predmeta će početi da se kreću brže. Razlog je to što se dešava transfer toplotne energije sa toplijeg na hladniji predmet. Ukoliko na primjer uhvatimo ćeličnu šipku rukom na sobnoj temperaturi osjetićemo da je na tom mjestu hladna jer je temperatura šipke manja od temperature ruke. Kada dođe do kontakta dešava se transfer toplote pa se temperatura šipke na tom mjestu izjednačava sa temperaturom ruke.
Grijanje ili hlađenje u zgradama po principu kondukcije se dešava uglavnom po envelopi zgrade (fasadni zidovi, prozori vrata...). Ukoliko je napolju vazduh topliji on će unutar envelope zgrade izazvati povećanje brzine kretanja molekula što će za posljedicu imati povećanje njene temperature. Ukoliko je vazduh spolja hladniji molekuli unutar envelope zgrade će usporiti svoje kretanje što će smanjiti njenu temperaturu.
Primjer kondukcije koja utiče na temperaturu unutrašnjosti zgrade bi bio transfer toplote kroz prozorske komponente. Kada toplota iz spoljašnjosti dođe u kontakt sa prozorskim staklom i profilima dolazi do transfera toplote koja ide ka unutrašnjosti. Da bi minimizirali transfer toplote kroz prozorske komponente one moraju imati što manju toplotnu provodljivost. Zbog ovoga proizvođači konstantno unapređuju stakla i prave termo prekide u profilima. Obično se prave dvoslojna ili troslojna stakla sa vazdušnim komorama koje smanjuju toplotnu provodljivost višeslojnog sistema. Termo prekid se pravi od materijala koji je slab provodnik toplote što usporava transfer toplote.
Konvekcija
Konvekcija predstavlja kretanje toplijih djelova fluida (tečnosti ili gasa) ka njihovim hladnijim djelovima. Ovo kretanje može biti prirodno ili se može izazvati mehaničkim putem. Kretanje prirodnim putem se dešava zbog toga što topliji fluidi imaju manju gustinu, lakši su, pa se podižu kroz hladnije fluide. Ovaj princip se koristi kod balona sa toplim vazduhom koji se kreću tako što podižu ili spuštaju temperaturu vazduha u balonu.
U zgradama se prirodno kretanje toplotne energije dešava tako što se vazduh zagrijava kada dođe u kontakt na grijenim tijelom, postaje lakši i kreće se prema gore. Na ovaj način dolazi do cirkulacije vazduha u prostoriji. Vještačko kretanje toplote se postiže korišćenjem ventilatora kojima se topli vazduh usmjerava.
Radijacija
Toplotna radijacija predstavlja proces u kojem se toplota elektromagnetnim talasima emituje od izvora toplote ka ostalim predmetima. Toplota se prenosi brzinom svjetlosti i za transfer nije potreban medijum. Primjer transfera toplote putem radijacije je toplota koja dolazi od sunca. Iako je sunce udaljeno milionima kilometara i nema direktne veze mi možemo osjetiti njegovu toplotu.
Primjer transfera toplote putem radijacije u zgradama može biti toplotna lampa koja se najčešće koristi u kupatilu. Osim što osvjetljava prostor ova lampa emituje infrared zrake koji prenose toplotu na okolna tijela. Ona ne zagrijava vazduh već se njeni zraci usmjeravaju direktno na okolna tijela.
Šta su toplotni mostovi i kako nastaju
Šta je koeficijent toplotne provodljivosti
Šta je koeficijent prolaska toplote
05.07.2021. Gradnja
# kondukcija # konvekcija # prenos toplote # radijacija