तापीय संप्रेषण
तापीय संप्रेषण पदार्थ के माध्यम से ऊष्मा के हस्तांतरण की दर है। एक सामग्री (जैसे ऊष्मा रोधन या कंक्रीट) या एक असेंबली (जैसे दीवार या खिड़की) का तापीय संप्रेषण यू-वैल्यू के रूप में व्यक्त किया जाता है। किसी संरचना का तापीय रोधन उसके तापीय संप्रेषण का व्युत्क्रम होता है।
यू-वैल्यू
हालांकि यू-वैल्यू (या यू-फैक्टर) की अवधारणा सार्वभौमिक है, यू-वैल्यू को विभिन्न इकाइयों में व्यक्त किया जा सकता है। अधिकांश देशों में, यू-मूल्य एसआई इकाइयों में प्रति वर्ग मीटर-केल्विन वाट के रूप में व्यक्त किया जाता है:
- W/(m2⋅K)
युनाइटेड स्टेट्स में, यू-वैल्यू को ब्रिटिश तापीय यूनिट (बीटीयू) प्रति घंटा-वर्ग फुट-डिग्री फ़ारेनहाइट के रूप में व्यक्त किया जाता है:
- Btu/(h⋅ft2⋅°F)
इस आलेख के भीतर, यू-वैल्यू एसआई में व्यक्त किए जाते हैं जब तक कि अन्यथा ध्यान न दिया जाए। एसआई से यूएस प्रथागत मूल्यों में बदलने के लिए, 5.678 से विभाजित करें।[1]
एक इमारत के अच्छी तरह से इन्सुलेटेड हिस्सों में कम तापीय संप्रेषण होता है जबकि एक इमारत के खराब इन्सुलेटेड हिस्सों में उच्च तापीय संप्रेषण होता है। यू-वैल्यू में तापीय विकिरण , तापीय संवहन और तापीय चालकता के कारण होने वाले नुकसान को ध्यान में रखा जाता है। यद्यपि इसमें ऊष्मा अंतरण गुणांक के समान इकाइयाँ हैं, तापीय संप्रेषण इस मायने में भिन्न है कि ऊष्मा अंतरण गुणांक का उपयोग केवल तरल पदार्थों में ऊष्मा हस्तांतरण का वर्णन करने के लिए किया जाता है, जबकि तापीय संप्रेषण का उपयोग एक समीकरण को सरल बनाने के लिए किया जाता है जिसमें तापीय प्रतिरोध के कई अलग-अलग रूप होते हैं।
यह समीकरण द्वारा वर्णित है:
- Φ = A × U × (T1 - T2)
जहां Φ वाट में गर्मी हस्तांतरण है, यू तापीय ट्रांसमिशन है, टी 1 संरचना के एक तरफ तापमान है, टी 2 संरचना के दूसरी तरफ तापमान है और ए वर्ग मीटर में क्षेत्र है।
अधिकांश दीवारों और छतों के तापीय संप्रेषण की गणना आईएसओ 6946 का उपयोग करके की जा सकती है, जब तक कि इंसुलेशन में मेटल ब्रिजिंग न हो, इस स्थिति में इसकी गणना आईएसओ 10211 का उपयोग करके की जा सकती है। अधिकांश भूतल के लिए इसकी गणना आईएसओ 13370 का उपयोग करके की जा सकती है। आईएसओ 10077 या आईएसओ 15099 का उपयोग करके गणना की जा सकती है। आईएसओ 9869 वर्णन करता है कि प्रयोगात्मक रूप से संरचना के तापीय संप्रेषण को कैसे मापें। सामग्री की पसंद और स्थापना की गुणवत्ता का खिड़की के ऊष्मा रोधन परिणामों पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। विंडो सिस्टम का फ्रेम और डबल सीलिंग विंडो इंसुलेशन में वास्तविक कमजोर बिंदु हैं।
सामान्य भवन संरचनाओं के लिए विशिष्ट तापीय संप्रेषण मूल्य इस प्रकार हैं:[citation needed]
- एकल ग्लेज़िंग (खिड़की): 5.7 W/(m2⋅के)
- सिंगल ग्लेज्ड विंडो, फ्रेम के लिए अनुमति: 4.5 W/(m2⋅के)
- दोगुना चमकता हुआ विंडो, फ्रेम के लिए अनुमति: 3.3 W/(m2⋅के)
- उन्नत कोटिंग्स के साथ डबल ग्लेज्ड खिड़कियां: 2.2 W/(m2⋅के)
- उन्नत कोटिंग्स और फ्रेम के साथ डबल ग्लेज्ड विंडो: 1.2 W/(m2⋅के)
- ट्रिपल ग्लेज्ड विंडो, फ्रेम के लिए अनुमति: 1.8 W/(m2⋅के)
- ट्रिपल ग्लेज्ड विंडो, उन्नत कोटिंग्स और फ्रेम के साथ: 0.8 W/(m2⋅के)[2]
- अच्छी तरह से इंसुलेटेड छतें: 0.15 W/(m2⋅के)
- खराब इंसुलेटेड छतें: 1.0 W/(m2⋅के)
- अच्छी तरह से इंसुलेटेड दीवारें: 0.25 W/(m2⋅के)
- खराब इंसुलेटेड दीवारें: 1.5 W/(m2⋅के)
- अच्छी तरह से अछूता फर्श: 0.2 W/(m2⋅के)
- खराब इंसुलेटेड फर्श: 1.0 W/(m2⋅के)
व्यवहारिक रूप से तापीय संप्रेषण कारीगरी की गुणवत्ता से अत्यधिक प्रभावित होता है और यदि ऊष्मा रोधन खराब तरीके से लगाया जाता है, तो ऊष्मा रोधन अच्छी तरह से फिट होने की तुलना में तापीय संप्रेषण काफी अधिक हो सकता है[3]
तापीय संप्रेषण की गणना
तापीय संप्रेषण की गणना करते समय इसकी विभिन्न परतों के संदर्भ में भवन के निर्माण पर विचार करना सहायक होता है। उदाहरण के लिए एक गुहा दीवार को निम्न तालिका में वर्णित किया जा सकता है:
| घनत्व | पदार्थ | चालकता | ऊष्मा रोधन = घनत्व / चालकता |
|---|---|---|---|
| — | बाहरी सतह | — | 0.04 K⋅m2/W |
| 0.10 m (0.33 ft) | मिट्टी की ईंटें | 0.77 W/(m⋅K) | 0.13 K⋅m2/W |
| 0.05 m (0.16 ft) | कांचतंतु | 0.04 W/(m⋅K) | 1.25 K⋅m2/W |
| 0.10 m (0.33 ft) | कंक्रीट ब्लॉक | 1.13 W/(m⋅K) | 0.09 K⋅m2/W |
| — | आंतरिक सतह | — | 0.13 K⋅m2/W |
इस उदाहरण में कुल इंसुलेंस 1.64 K⋅m2/W है। संरचना का तापीय ट्रांसमिशन कुल तापीय ऊष्मा रोधन का पारस्परिक है। इस संरचना का तापीय संप्रेषण इसलिए 0.61 W/(m2⋅K) है।
(ध्यान दें कि यह उदाहरण सरलीकृत है क्योंकि यह ईंटों और कंक्रीट ब्लॉकों के बीच ऊष्मा रोधन या मोर्टार जोड़ों को बाधित करने वाले किसी भी धातु कनेक्टर, वायु अंतराल को ध्यान में नहीं रखता है।)
निम्नलिखित तालिका में दीवार के तापीय ट्रांसमिशन की गणना में मोर्टार जोड़ों की अनुमति देना संभव है। चूंकि मोर्टार जोड़ हल्के कंक्रीट ब्लॉकों की तुलना में गर्मी को अधिक आसानी से पारित करने की अनुमति देते हैं, मोर्टार को हल्के कंक्रीट ब्लॉकों को "पुल" करने के लिए कहा जाता है।
| घनत्व | पदार्थ | चालकता | ऊष्मा रोधन = घनत्व / चालकता |
|---|---|---|---|
| — | बाहरी सतह | — | 0.04 K⋅m2/W |
| 0.10 m (0.33 ft) | मिट्टी की ईंटें | 0.77 W/(m⋅K) | 0.13 K⋅m2/W |
| 0.05 m (0.16 ft) | कांचतंतु | 0.04 W/(m⋅K) | 1.25 K⋅m2/W |
| 0.10 m (0.33 ft) | हल्के कंक्रीट ब्लॉक | 0.30 W/(m⋅K) | 0.33 K⋅m2/W |
| (Bridge, 7%) | कंक्रीट ब्लॉकों के बीच मोर्टार | 0.88 W/(m⋅K) | 0.11 K⋅m2/W |
| 0.01 m (0.033 ft) | लेप | 0.57 W/(m⋅K) | 0.02 K⋅m2/W |
| — | आंतरिक सतह | — | 0.13 K⋅m2/W |
"ब्रिज्ड" परत का औसत तापीय रोधन हल्के कंक्रीट ब्लॉकों द्वारा उठाए गए क्षेत्र के अंश की तुलना में मोर्टार द्वारा उठाए गए क्षेत्र के अंश पर निर्भर करता है। तापीय ट्रांसमिशन की गणना करने के लिए जब "ब्रिजिंग" मोर्टार जोड़ होते हैं, तो दो मात्राओं की गणना करना आवश्यक होता है, जिन्हें Rmax और Rmin के रूप में जाना जाता है। Rmax को कुल तापीय रोधन के रूप में माना जा सकता है यदि यह मान लिया जाए कि ऊष्मा का कोई पार्श्व प्रवाह नहीं है और Rmin को कुल तापीय रोधन के रूप में माना जा सकता है यदि यह मान लिया जाए कि ऊष्मा के पार्श्व प्रवाह का कोई प्रतिरोध नहीं है। . उपरोक्त निर्माण का यू-मूल्य लगभग 2 / (Rmax + Rmin) के बराबर है "ब्रिजिंग" से निपटने के तरीके के बारे में अधिक जानकारी आईएसओ 6946 में दी गई है।
तापीय संप्रेषण मापना
जबकि तापीय संप्रेषण की गणना आसानी से सॉफ्टवेयर की मदद से की जा सकती है जो आईएसओ 6946 के अनुरूप है, एक तापीय ट्रांसमिशन गणना पूरी तरह से कारीगरी को ध्यान में नहीं रखती है और यह हवा के बीच, माध्यम से और आसपास के वर्गों के बीच हवा के संचलन की अनुमति नहीं देती है। ऊष्मा रोधन। कारीगरी संबंधी कारकों के प्रभावों को पूरी तरह से ध्यान में रखने के लिए तापीय संप्रेषण मापन करना आवश्यक है।[4]
आईएसओ 9869 बताता है कि हीट फ्लक्स सेंसर का उपयोग करके छत या दीवार के तापीय ट्रांसमिशन को कैसे मापना है। इन हीट फ्लक्स मीटर में आमतौर पर थर्मोपाइल्स होते हैं जो एक विद्युत संकेत प्रदान करते हैं जो हीट फ्लक्स के सीधे अनुपात में होता है। आमतौर पर वे व्यास में लगभग 100 मिमी (3.9 इंच) और शायद लगभग 5 मिमी (0.20 इंच) मोटे हो सकते हैं और उन्हें अच्छी तापीय संपर्क सुनिश्चित करने के लिए परीक्षण के तहत छत या दीवार पर दृढ़ता से तय करने की आवश्यकता होती है। जब पर्याप्त रूप से लंबे समय तक गर्मी के प्रवाह की निगरानी की जाती है, तो तापीय संप्रेषण की गणना इमारत के अंदर और बाहर के तापमान में औसत अंतर से औसत गर्मी प्रवाह को विभाजित करके की जा सकती है। अधिकांश दीवार और छत के निर्माण के लिए हीट फ्लक्स मीटर को आईएसओ 9869 मानकों के अनुरूप होने के लिए 72 घंटे की अवधि के लिए लगातार गर्मी प्रवाह (और आंतरिक और बाहरी तापमान) की निगरानी करने की आवश्यकता होती है।
आम तौर पर, तापीय ट्रांसमिशन मापन सबसे सटीक होते हैं जब:
- इमारत के अंदर और बाहर के तापमान में कम से कम अंतर होता है 5 °C (9.0 °F).
- मौसम धूप के बजाय बादलदार है (इससे तापमान का सटीक मापन आसान हो जाता है)।
- गर्मी प्रवाह मीटर और परीक्षण की जा रही दीवार या छत के बीच अच्छा तापीय संपर्क है।
- गर्मी के प्रवाह और तापमान की निगरानी कम से कम 72 घंटों में की जाती है।
- बिल्डिंग एलिमेंट पर अलग-अलग स्पॉट्स को मापा जाता है या बिल्डिंग एलिमेंट की एकरूपता को सुरक्षित करने के लिए थर्मोग्राफिक कैमरा का इस्तेमाल किया जाता है।
जब संवहन धाराएं किसी इमारत के घटक में गर्मी संचारित करने में एक भूमिका निभाती हैं, तो तापमान अंतर बढ़ने पर तापीय संप्रेषण बढ़ जाता है। उदाहरण के लिए, के आंतरिक तापमान के लिए 20 °C (68 °F) और का बाहरी तापमान −20 °C (−4 °F), एक डबल ग्लेज्ड विंडो में पैन के बीच का इष्टतम अंतर बाहरी तापमान के लिए इष्टतम अंतर से छोटा होगा 0 °C (32 °F).
सामग्रियों का अंतर्निहित तापीय संप्रेषण भी तापमान के साथ भिन्न हो सकता है - इसमें सम्मिलित तंत्र जटिल हैं, और तापमान बढ़ने पर संप्रेषण बढ़ या घट सकता है।[5]
संदर्भ
- ↑ Holladay, Martin. "मीट्रिक और इंपीरियल". Green Building Advisor. Retrieved 25 March 2019.
- ↑ Passivhaus Institute's thermal testing results for Rehau Geneo 'PHZ' triple glazed window [1]
- ↑ Field investigations of the thermal performance (U-values) of construction elements as built [2]
- ↑ "greenTEG Application Note Building Physics" (PDF).
- ↑ Thermal conductivity of some common materials and gases
