3. Воздухопроницание

Под влиянием ветра и теплового напора через щели, поры, неплотности, имеющиеся в наружных ограждения, в помещения может проникать наружный воздух. Это явление, называемое инфильтрацией, приводит к увеличению затрат на отопление, так как часть тепла идёт на нагревание инфильтрующего воздуха. С целью уменьшения и наиболее точного учета этих затрат производят проверку соответствия ограждающих конструкции требованиям строительных норм по инфильтрации и расчет количества тепла на нагревание проникающего в помещение воздуха.

Количество этажей принять равным 10 , этаж для расчета 2.

1. Проверка ограждающих конструкции на инфильтрацию

Требуемое сопротивление инфильтрации для стен и окон переделяется по формулам:

R тр н,нс = ΔP / Gн

R тр н,ок = ΔP^(2/3) / Gн

R тр н,нс – требуемое сопротивление инфильтрации для стен, м2чПа.кг

R тр н,ок – требуемое сопротивление инфильтрации для окон, м2чПа.кг

ΔP – разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкции, Па

Gн – нормативная воздухопроницаемость:

для стен Gн = 0,5 кг/м ч,

для окон Gн = 6 кг/м ч

Разность давлений воздуха под действием которой происходит инфильтрация, определяется по формуле :

ΔP = 0,55 ∙ Н ∙ (yн – yв)+0,03 ∙ yн ∙ ʋ²

15

Н – высота здания , принимаемая равной 30 метрам

ун , yв – удельный вес наружного и внутреннего воздуха, Н/м2 , определяемый как

у= 3463 / (273+t) при подстановке tн для ун и tв для ув.

ʋ – скорость ветра, для расчетов принимаем ʋ=5 м/с.

ув= 3463 / (273+20) = 11,82 Н/м2

ун= 3463 / (273–22) = 13,8 Н/м2

ΔP = 0,55 ∙ 30 ∙ (13,8 – 11,82) + 0,03 ∙ 13,8 ∙ 5 ² =43,02 Па

R тр н,нс = 43,02 / 0,5 = 86,04 м2∙ч∙Па.кг

R тр н,ок = 43,02 ^(2/3) / 6 = 2,05 м2∙ч∙Па.кг

Рассчитанные значения сопоставляются с фактическими значениями R тр и определяемыми в зависимости от вида ограждения.

Для наружных стен фактическое сопротивление воздухопроницанию определяется как :

Rи нс = Rи1+Rи2+Rи3+ Rиn

Rи1,Rи2,Rи3 – сопротивление воздухопроницанию слоев ограждения, определяемые как Rи = δ / i , м2∙ ч ∙Па / кг

δ – толщина слоя ограждения, м

i – коэффициент воздухопроницания материала слоя, кг / м ∙ ч ∙Па

Rи1 = 0,01 / 0,5∙10^–³ = 20 м2∙ ч ∙Па / кг

Rи2 = 0,04 / 0,005∙10^–³ = 8000 м2∙ ч ∙Па / кг

Rи3 = Rи4 = Rи5 = 0 (воздушная прослойка, утеплитель, воздушная прослойка)

Rи6 = 0,01 / 0,005∙10^–³ = 8000 м2∙ ч ∙Па / кг

Rи нс = 20 + 8000 + 8000 = 16020 м2∙ ч ∙Па / кг

Принимаем для двойного остекления в раздельных переплетах с 2 уплотнёнными притворами , Rи ок = 1,74 м2∙ ч ∙Па / кг.

Rи нс = 16020 м2∙ ч ∙Па / кг Rи ок = 1,74 м2∙ ч ∙Па / кг

Rи нс > R тр н,нс 16020 > 86,04

Rи ок < R тр н,ок 1,74 < 2,05

16

5.2 Расчет тепла на инфильтрацию

В этом разделе необходимо определить затраты тепла на нагревание инфильтрующего воздуха, затраты тепла на компенсацию тепловых потерь через наружные стены ограждения (стены и окна) и определить долю затрат тепла на инфильтрацию от общих теплопотерь помещения.

Расход тепла на нагрев инфильтрующего воздуха Qи определяется по формуле:

Qи = (С / 3600) ∙ (Gнс ∙ Fнс ∙ Анс + Gок ∙ Fок ∙ Аок) ∙ (tв-tн)

Qи = (1000 / 3600) ∙ (0,003 ∙ 4,86 ∙ 0,8 + 7,57 ∙ 3,24 ∙ 0,6 ) ∙ (20-(-22)) = 171,82 Вт

с – удельная теплоемкость воздуха, с=1000 кДж / кг ∙ ^оС

Gнс, Gок расходы воздуха, инфильтрующего через наружные стены и окна, кг/(м2 ч )

Fнс; Fок – площади наружных стен и остекления, м2.

Aнс, Aок – коэффициенты учитывающие действие встречного теплового потока, Aнс = 0,8 ; Aок = 0,6 .

tв – расчетная температура внутреннего воздуха, С° (tв = 20 °С)

tн – расчетная температура наружного воздуха, равная температуре холодной пятидневке, С° (tн = –22 °С)

Фактический расход инфильтрующего воздуха рассчитывается для наружных стен и остекления по формулам:

Gнс = ΔPф / Rи,нс кг/м2 ∙ ч

Gок = ΔPф^(2/3) / Rи,ок кг/м2 ∙ ч

Gнс = 47,77 / 16020 = 0,003 кг/м2 ∙ ч

Gок = 47,77 ^(2/3) / 1,74 = 7,57 кг/м2 ∙ ч

Где ΔPф – фактическая разность давлений воздуха, Па

Rи,нс ; Rи,ок – фактические сопротивления инфильтрации.

Фактическая разность давлений воздуха находится по выражению:

ΔP=(H–h) ∙ (ун – yв)+0,05 ∙ ʋ² (Cн-Сз) ∙ k

ΔP=(30–6) ∙ (13,8 – 11,82) + 0,05 ∙ 5² ∙ (0,8-0,6) ∙ 1 = 47,77 Па

17

h – Расстояния от уровня земли до оси рассчитываемого ограждения, м;

Cн, Сз – значения ветровых коэффициентов на наветренной и заветренной сторонах здания, в расчетах принимаем Cн=0,8 Сз=0,6 ;

k – Коэффициент, учитывающий высоту здания и тип местности, расчетах принимаем k=1;

После определения Qи следует рассчитать потери тепла через наружные ограждения расчетного помещения Q тп:

Qтп = Q тп,нс + Q тп,ок = (Fнс/Rо,нс + Fок/Rо,ок)(tв-tн)

Qтп = Q тп,нс + Q тп,ок = (4,86 /2,8 + 3,24 /0,42)(20-(-22)) = 496,9 Вт

Где Rо,нс , Rо,ок общие сопротивления теплопередаче для наружных стен и остекления, принимаемые по данным раздела 2.

Общие теплопотери расчетного помещения Q0 равны сумме теплопотерь через наружные ограждения и потерь на инфильтрацию: Q0=Qтп+Qи

Q0=496,9 + 171,82 = 668,72 Вт

А доля затрат тепла на инфильтрацию в общих потерях составит Qи/Q0.

171,82 / 668,72 = 0,7431 ∙ 100% = 25,71 %

18

Вывод по курсовой работе:

В результате расчета всех разделов курсового проекта было определено:

Общие потери помещения: Q0 = 669 Вт

Потери через наружные ограждения: Qтп = 497 Вт

Потери от инфильтрации: Qи = 172 Вт

Амплитуда колебания температуры воздуха в помещении при tн= -22 °С и периодического отопления Атв = +/- 0,067 °С, следовательно данный отопительный режим можно использовать.

Доля затрат тепла на инфильтрацию в общих теплопотерях составляет Qи/Q0 = 25,71 %.

Список используемой литературы:

«Расчет теплозащиты зданий: методические указания к курсовой работе и практическим занятиям», Ю.И. Толстова, Екатеринбург: УГТУ–УПИ, 2004, 34стр.

19