20 °C
Trong nhà
Không khí trong nhà truyền nhiệt cho bề mặt tường.
→
0 °C
Không khí bên ngoài
Bề mặt ngoài truyền nhiệt ra môi trường xung quanh.
RsiBên trong
Vật liệu tường
RseBên ngoài
1
Truyền nhiệt ở phía trong
Không khí trong nhà truyền nhiệt cho bề mặt tường. Quá trình truyền này có nhiệt trở riêng, được ký hiệu là Rsi.
2
Nhiệt đi qua vật liệu
Sau đó nhiệt chảy qua vật liệu tường. Nhiệt trở của vật liệu phụ thuộc, trong số các yếu tố khác, vào λ và chiều dày vật liệu.
3
Truyền nhiệt ở phía ngoài
Cuối cùng, nhiệt phải đi từ bề mặt ngoài ra môi trường bên ngoài. Phần này được ký hiệu là Rse.
Ví dụ tính toán đơn giản hóa
10 cm bê tông – vì sao bề mặt có thể có vai trò đáng ngạc nhiên đối với toàn bộ đường truyền nhiệt.
① Chỉ riêng vật liệu
Trước tiên, chúng ta chỉ xét riêng lớp bê tông dày 10 cm.
Rconcrete = d / λ = 0,10 / 2,0 = 0,05 m²K/W
U = 1 / R = 1 / 0,05
U = 20 W/(m²K)
Cách tính này chỉ bao gồm sự dẫn nhiệt qua chính vật liệu. Sự truyền nhiệt tại cả hai bề mặt vẫn còn thiếu.
② Toàn bộ đường truyền nhiệt
Bây giờ chúng ta tính thêm sự truyền nhiệt tại bề mặt trong và bề mặt ngoài.
Rtotal = Rsi + Rconcrete + Rse = 0,13 + 0,05 + 0,04 = 0,22 m²K/W
U = 1 / 0,22
U ≈ 4,55 W/(m²K)
Trong ví dụ đơn giản hóa này, nhiệt trở bề mặt đóng góp đáng kể vào tổng nhiệt trở.
Xét về nhiệt, bức tường không kết thúc tại bề mặt của nó.
Giá trị U mô tả toàn bộ đường truyền nhiệt: từ căn phòng, qua bề mặt trong, xuyên qua cấu kiện, qua bề mặt ngoài, ra môi trường bên ngoài.
Nói đơn giản:
Rtotal = Rsi + Rmaterial + Rse
U = 1 / Rtotal
Vậy vì sao vẫn dùng một giá trị Rse cố định?
Trong các phép tính giá trị U theo chuẩn, không thể tính lại đầy đủ các điều kiện truyền nhiệt thực tế cho từng công trình, từng giờ, từng tốc độ gió, từng nhiệt độ bề mặt và từng môi trường bức xạ.
Vì vậy, vật lý xây dựng sử dụng các điều kiện tham chiếu xác định và nhiệt trở bề mặt chuẩn hóa cho phép tính tiêu chuẩn.
EN ISO 6946
Tiêu chuẩn này quy định các phương pháp tính nhiệt trở và hệ số truyền nhiệt của cấu kiện xây dựng, sử dụng các điều kiện biên và nhiệt trở bề mặt chuẩn hóa.
Do đó, giá trị Rse = 0,04 m²K/W thường dùng là con số tham chiếu mang tính chuẩn mực cho phép tính tiêu chuẩn – không phải một quy luật tự nhiên phổ quát giữ nguyên không đổi trong mọi điều kiện ngoài trời thực tế.
Và chính ở điểm này, điều trở nên thú vị đối với các lớp phủ bề mặt.
Khi tính chất nhiệt của bề mặt ngoài thay đổi, đó không chỉ là thêm một lớp vật liệu. Các điều kiện biên nhiệt của bề mặt đối với không khí, bức xạ và bức xạ mặt trời cũng có thể thay đổi.
Vì vậy, câu hỏi quyết định không chỉ là: “Lớp dày bao nhiêu?” mà còn là: “Toàn bộ đường truyền nhiệt thay đổi như thế nào?”