Университет города Переславля

Исследование ПЕНОФОЛа
как теплоизолирующего материала

Руководитель : д. т. н. профессор
Цирлин А.М.
г. Переславль
1999 г.

1. Введение

Пенофол представляет собой двухслойный материал, состоящий из вспененного полиэтилена и алюминиевой фольги. При использовании пенофола как теплоизоляции он располагается так, чтобы слой фольги был обращен внутрь помещения. Эффект изоляции определяется как теплопроводностью полиэтилена так и отражательными характеристиками фольги. Он зависит от того, какая доля тепла приходится на инфракрасное излучение нагревателя и какая доля на теплопередачу за счет конвективного охлаждения.

Ниже записана приближенная модель, связывающая энергию, расходуемую нагревателем, с температурой помещения, площадью поверхности стен, коэффициентом отражения фольги, температурой нагревателя и пр.. По данным эксперимента определены коэффициенты этой модели, что позволяет рассчитать по ней эффективные теплоизолирующие свойства пенофола для различных внешних условий и сравнить их со свойствами того же вспененного полиэтилена, но уже без фольги.

2. Приближенная модель обогрева помещения в стационарном режиме.

Рассмотрим простейшую схему обогрева (рис. 1).

Рис. 1

1. - нагреватель;
2. - воздух в помещении;
3. - внешняя среда;
S_ни S_вн - площади поверхности нагревателя и помещения

Тн, Тп, Твн, Ti - температуры нагревателя, помещения,
внешней среды и внутренней поверхности стенки;
W - подводимая к нагревателю мощность.

В стационарном режиме вся подводимая энергия передается от нагревателя в помещение, а затем через изолирующую стенку рассеивается в окружающую среду.
Через термоизолирующую стенку проходят два потока тепла :
поток инфракрасного излучения
Q₁ = S_н K_л (Т_н⁴ - Т_вн⁴)                                                 (1)

и объединенный поток теплопотерь за счет конвекции и теплопередачи
Q₂ = S_вн K_т (Т_п - Т_вн)                                                   (2)

Сумма этих потоков равна подводимой мощности
W = S_вн K_т (Т_п - Т_вн) + S_н K_л (Т_н⁴ - Т_вн ⁴) 10 ^{- 9}     (3)

При наличии фольги коэффициент К_л уменьшается тем больше, чем больше коэффициент отражения r.
K_л⁰ = К_л (I - r)                                                                  (4)

где K_л⁰ и К_л - коэффициенты в уравнениях (1), (3) при наличии и отсутствии фольги.

Уменьшение второго слагаемого в (3) приводит при той же температуре в помещении Т_п к уменьшению мощности W или при фиксированной мощности к росту температуры Т_п.

Отношение факторов эффективного теплового сопротивления для отражательной изоляции и для вспененного полиэтилена, не покрытого фольгой, позволяет судить об эффективности отражательной изоляции при тех или иных условиях.