7.6. Требования к тепловому режиму помещения

Тепловой комфорт в помещении зависит от температуры воздуха в нем и температуры окружающих поверхностей. В качестве показателя теп­лового режима используется равновесная температура /_равн- Темпе­ратура среды внутри помещения 1_е>; также дает достаточно хорошее

153

представление о тепловом комфорте, хотя и не считается определяющей. Поэтому представляется целесообразным формулировать требуемые условия по обеспечению теплового режима помещения на основе рав­новесной температуры или температуры среды внутри помещения. Зная точное значение температуры /_равн или 1_с,1, можно вычислить требуемое количество тепла, необходимое для обеспечения заданной температуры независимо от погодных условий и температуры вне по­мещения.

Обычно при таком расчете исходят из условия стационарного со­стояния, предполагая, что на внутренних поверхностях панелей зда­ния (стена, окно, крыша или навес) теплообмен осуществляется конвек­цией воздуха в помещении, а также излучением от других поверхностей.

Уравнение теплового потока на внутренней поверхности имеет

вид

0_, = Р [еа_д (/_л>; — 4, г) + а_с (^_{а> ;} — /₈, ;)1 =

= (5/Й,. О (*_е> ( - и_ш ,•) Вт. (7.7)

В расчетах температуры какого-либо помещения необходимо учи­тывать также вклад от теплопередачи соседних помещений, если они имеют несколько отличную температуру. Полные тепловые потери зда­ния при этом можно представить в виде алгебраической суммы <2у от всех стенных панелей, участвующих в теплообмене. Но значение 1_{а ;} зависит как от полного коэффициента теплопередачи К, так и от температуры внешней поверхности Расчет 0_] выполняется по фор­муле (7.1).

Часть тепловых потерь здания, а именно потери за счет вентиляции, также должна быть учтена в суммарном количестве тепла, необхо­димого для поддержания теплового комфорта в помещении.

Потери тепла за счет вентиляции определяются на основе метода воздухообмена:

(}_} =.(ЫУ12) (/_в. , - /„. ₀) = #_ввнт (*_е, , - /_в. ₀) Вт. (7.8)

В режиме динамического равновесия потери тепла элементами кон­струкции здания восполняются за счет конвективной теплоотдачи от воздуха помещения к внутренним поверхностям здания, тогда как по­тери тепла вентиляцией компенсируются подводом тепла от поверх­ностей помещения за счет конвекции. При рассмотрении теплового ба­ланса необходимо иметь в виду, что теплообмен внутри помещения в значительной мере зависит от используемой системы нагрева. Мож­но рассматривать конвективный нагрев, который обеспечивается за счет нагревания воздуха, и нагрев излучением от отопительных эле­ментов, встроенных в панели. Другие виды нагрева по своей эффек­тивности находятся между этими двумя основными видами. С приме­нением этих видов нагрева представляется возможным обеспечивать теплообмен внутри помещения, который осуществляется главным об­разом только между поверхностями и между поверхностями и возду­хом. Для удобства расчета вводится гипотетический коэффициент теп­лоотдачи а_а. Тогда:

154

конвективный нагрев

О, = 2Ра_а (/„,, - 1_Сш,) Вт;

(7.9)

нагрев излучением

(Э_вент== 2Ра_а((е,г-(а.1) Вт. (7.10)

Значение а_а можно получить из выражения

а_а = а_с/(1 — а_еЙ_м) ^ 1,6а_е Вт/(м²-°С). (7.11)

В рамках этих предположений, если принять, что теплообмен про­исходит гипотетически между поверхностью с заданной температурой (подразумевается (_е_ _{) и воздушной средой с температурой 1_{а> (}, рас­чет потерь можно предельно упростить. _

Уточненный способ расчета значения К, предложенный Гарри-соном специально для случая, когда необходимо учитывать теплообмен перегородок помещения, основан на использовании взвешенных по температурным зонам значений:

К = ™^Ш„ Вт/(м²-°С), (7.12)

где Л? — заданная разность температуры на элементе панели, т. е. 1_Х— для стен и (_х— ^_а— для перегородок, разделяющих поме­щение на внутренние секции и имеющих температуру 1_и.

ШУЕ-А Справочник, 1970 г., содержит средневзвешенные дан­ные К, т. е. К = 2КР/2Р.

Метод расчета значения К изложен в разд. 7.4. В табл. 7.5 приве­дены формулы для расчета тепловых потерь помещения.

Формулы табл. 7.5 дают возможность определять различные тем­пературы и суммарные утечки тепла. Например, для расчета темпера­туры среды внутри помещения, являющейся определяющей темпера­турой помещения, и требуемого для обеспечения этой температуры ко­личества тепла может быть использована следующая схема.

7.6.1. Конвективный нагрев

а) задаются проектное значение 1_е> „ и проектное значение темпе­ратуры вне помещения;

б) находится значение К (см. разд. 7.4);

в) рассчитывается 0__{ = ЪКР (1_е. г — ^е, о)-

В отсутствие солнечного излучения вместо 1_е<0 используется /_{а 0}; для случаев, когда тепло теряется через внутренние перегородки, ис­пользуется 1_и вместо 1_е „;

г) рассчитывается 2г для помещения в целом;

д) определяется (/_а>, — 1_вш ,•) = С^а^Р;

е) находится /_{а г} из (д);

ж) рассчитывается <2_веНт из (/УУ/З) (/„ _г — 1_а „) или из Л'вент (4, .~ -'«. о), где Ж_мт = №/3) (1 + ЪКР1а_аЪР)\

з) определяется 0_₁ = $₍ + С)_шевт.

155

Таблица 7.5

Обозначения: Р — площадь поверхности элемента, м²; 1.Р — полная площадь поверхности помещения, м²; •^"вент — составляющая параметра теплопередачи за счет вентиляции, Вт/°С; а_а— 1,6 а_с — гипотетический коэффициент теплоотдачи между воздухом и средой внутри помещения, имеющей заданную температуру, Вт/(м²-°С); а_л ~ 4о₀Т% — коэффициент теплоотдачи излучением абсолютно черного

тела, Вт/(м^а I К);

а_с — коэффициент теплоотдачи конвекцией от воздуха к панели, Вт/(м² • °С); N — кратность воздухообмена, ч^-1; 0} — тепловой поток от конструкций здания, Вт; <2вент — тепловой поток за счет вентиляции, Вт;

г — коэффициент, учитывающий количество тепла, поступающего вслед­ствие лучистого теплообмена от нагревательного элемента. В работе [7.13] получены следующие значения г:

Система нагрева	г	Система нагрева	г
Панели с встроенными в них нагревательными элементами Одиночные батареи на пане­ли Двойная панель н двух-стержневой секционный кол­лектор	2/3 1/2 1/3	Четырехстержневой секци­онным коллектор Шестистержневой секцион­ный коллектор Воздушный нагреватель	1/5 7/40 0

К — полный коэффициент теплопередачи, Вт/(м² • °С);-1КР — значение параметра теплопередачи всех стен, Вт/°С;

К = гКРМ!гр (г_х — г₀) Вт/(м^а • °С); V — объем помещения, м³; 1_е% I — температура среды внутри помещения, °С; (_п, г — средняя температура воздуха внутри помещения, °С; 'а о — средняя температура воздуха вне помещения, °С; 4, о — солнечно-воздушная температура; температура окружающей среды

вне помещения, °С; (я, г — средняя температура излучения в помещении, °С; г_п — заданная температура соседних помещений, °С; 1_Х — заданная температура помещения, °С;

1₀ — заданная температура вне помещения; для перегородок г₀ = {_а, °С; Д/ — заданная разность температуры внутри и вне помещения, °С

Параметр	Формула	Литера­тура
Потери тепла, Вт:
через стены здания	(2{=шр((е, 1-й. о)	[7.1]
за счет вентиляции или неконт-
ролируемых утечек воздуха	<2вент= д (^а, 1 га, о) —
	= <$Гвент(^е , г '^а, о)
суммарные	0.1 =0^-\-^.■й<^■я^

157

Уравнения к расчету количества тепла для поддержания необходимого температурного режима помещения

Продолжение табл. 7.5

Параметр

Формула

П Количество тепла, не­обходимого для поддер­жания заданного темпе­ратурного режима, Вт: за счет конвективного нагрева

за счет лучистого нагрева

Потери тепла в случае поддержания заданного температурного режима помещения смешанной системой обогрева, Вт

конструкциями здания

вентиляционные

суммарные

а_а2Р На. ,-1_в. »)=0/;

I 2КР \ вент ⁼ ~Г" ' ~Ь

3 I, ^Г а_а2Р }

вент — 1

_3_ _1_

X

С11 = К2.Р{.1_Х-1₀)Х.

1-

1,5 г ¹

а_агр

1+

3 л?у/з

4 а_а2Ру

+

(1 — 1,5/-)

1+К/4а_а

<2вент— д 0.x ^о) X

1+(К/4о_а)

0/ + <2вент

* <2г—количество тепла, необходимого для достижения температуры среды 1_е> г при наличии тепловых потерь только через стены. Когда происходит теплообмен и через перегородки, то используется (₀ вместо (_е, ₀ и (_а, о ^и^—вместо2РК/2Р.

**<2г—количество тепла, необходимого для обеспечения заданной температу­ры помещения 1_Х, равной равновесной температуре ?_равн-

158

7.6.2. Нагрев излучением

(а) — (г) — аналогично соответствующим пунктам для конвектив­ного нагрева;

д) рассчитывается <2_вейТ = (1_е_ ₁ — *„,„), где ^_вент = = 1/(3/#К + 1/а_а 25);

е) определяется Ц_е> ; — (_а_ _{) = <Э_вент/а_а27^:';

ж) находится 1_а_ _{ из (е);

з) определяется <2_г = <2_У + <2_Вент-