Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Тепловой режим зданий. Ч.1. Строительная теплофизика. Учебное пособие по направлениям подготовки 08.03.01, 08.04.01 «Строительство» направленности «Те
.pdf
вентиляции, определяется для каждого этажа и помещения отдельно по фор-
р
H
–
–
V
–
–
p
муле
где
Н hVссkp
нв ннп int
0,5
2
v
– высота здания, м, от уровня земли до верха карниза, центра вы-
(9.15)
тяжных отверстий фонаря или вентиляционной шахты (см. далее
рис. 9.6 к примеру 9.6);
расчетная высота, м, от уровня земли до верха окон, балконных
h
дверей или до оси горизонтальных и середины вертикальных стыков стеновых панелей (см. далее рис. 9.6 к примеру 9.6);
,
ext
int
соответственно удельный вес, Н/м
–
и внутреннего воздуха tв, определяемый по формуле
t
ext(б)
3
, при температуре наружного
3463
; (9.16)
273 t
3
плотность, кг/м
н
, наружного воздуха (табл.9.2);
– скорость ветра, м/с, принимаемая по параметрам Б (если скорость
ветра при параметрах Б меньше, чем при параметрах А, то следует
принимать
c
соответственно аэродинамические коэффициенты для наветренной
н,cп
и подветренной поверхностей ограждений, с
– коэффициент учета изменения скоростного давления ветра, прини-
k
v
по параметрам А);
= 0,8, сп= –0,6;
н
маемый по (см.табл.9.3);
– условно постоянное давление воздуха, Па, в помещении здания, при-
int
нимаемое при практических расчетах для жилых зданий с естественной
вентиляцией p
тиляцией p
= 0 и определяемое для помещения с механической вен-
int
на основе расчета воздушного баланса.
int
Таблица 9.3
Коэффициент учета изменения скоростного давления ветра по высоте
Высота зда-
ния над по-
верхностью
земли
Z, м
1 2 3 4
<<5 0,75 0,50 0,40
10 1,00 0,65 0,40
20 1,25 0,85 0,55
40 1,50 1,10 0,80
60 1,70 1,30 1,00
80 1,85 1,45 1,15
100 2,00 1,60 1,25
150 2,25 1,90 1,55
200 2,45 2,10 1,80
побережье морей,
озер и водохранилищ,
пустыни, степи, лесо-
степи, тундры
для разных типов местности
Коэффициент k
городские территории, лесные
массивы и другие местности,
равномерно покрытие препят-
ствиями высотой до 10 м
91
v
городские районы с застройкой
зданиями до 25 м
Окончание табл. 9.3
1 2 3 4
250 2,65 2,30 2,00
300 2,75 2,50 2,20
350 2,75 2,75 2,35
>>480 2,75 2,75 2,75
ПРИМЕР 9.6
Расчет дополнительных теплопотерь на нагревание
инфильтрующегося наружного воздуха
Исходные данные
1. Рассчитать расход теплоты на нагревание инфильтрующегося через
окно воздуха в помещение жилой комнаты номер 101 по рис. 9.2. жилые
помещения оборудованы естественной вытяжной вентиляцией с нормальным воздухообменом 3 м
3
/ч на 1 м2 пола.
2. Высота здания от уровня земли до верха вытяжной шахты естествен-
ной вентиляции Н=17,1 м (рис. 9.6).
3. Высота окна равна 1,4 м, ширина 1,8 м, расстояние от пола до под-
оконника – 0,9 м (см.рис.9.6).
Рис. 9.6. Разрез жилого дома (к примеру 9.6)
92
4. Для двойного остекления в спаренных переплетах значение
ф
=0,42 (м2 ч Па)/кг.
R
0
5. Плотность наружного воздуха при t
= –27 С, н=1,447 кг/м
хп
(см. табл. 9.2).
6. Коэффициент учета влияния встречного теплового потока в конструк-
циях равен k
=1.
н
7. Коэффициент учета изменения скоростного давления ветра равен
0,85 (см. табл.9.3).
k
v
3
8. Удельный вес наружного воздуха при t
=14,19 Н/м и внутреннего воздуха при tв= 20 С, в = 11,8 Н/м3.
н
9. Аэродинамические коэффициенты С
= 0,8; Сп = –0,6 (см. табл.9.4).
н
н(б)
= t
= –27 С,
хп
10. Скорость ветра, м/с, V =4,4.
11. Площадь пола жилой комнаты номер 101 по рис. 9.2
А
= 3,82 7,72= 29,5 м
п
2
.
Порядок расчета
1. Определяем разность давлений воздуха на наружную и внутреннюю
поверхность ограждения (окна первого этажа) по формуле (9.15):
() 0,5pHh V ссk
нв ннп
2
= (17,1 – 3,3)
(14,19–11,8)+0,54,41,45 (0,8+0,6) 0,85 = 35,4 Па.
2. Вычисляем расход инфильтрующегося воздуха через окно первого
этажа по формуле (9.14):
0,67 0,67
рА
ф
R
0
1
0, 42
14,0
кг/ч.
G
0,216 0,216 35, 4 2,5
н
3. Рассчитываем по формуле (9.13) расход теплоты для нагревания инфильтрующегося воздуха через окно первого этажа вследствие действия
теплового и ветрового давления:
Q
= 0,2814,01·(20+27)·1 = 184 Вт.
н.тв
4. Вычисляем по формуле (9.12) расход теплоты для нагревания инфильтрующегося воздуха при естественной вентиляции, не компенсируемый
притоком подогретого воздуха:
0,28 0,28 3 29,5 1,45 1 20 27 1668 ВтQ с tt
ИВ н н в н(б)
.
За расчетную величину следует принять большее из полученных значе-
ний Q
=1688 Вт и записать по форме табл. 9.1, графа 18.
н.в
93
ПРИМЕР 9.6А
Расчет расхода теплоты на нагревание инфильтрующегося наружного
воздуха через два окна и ворота
Исходные данные
1. Рассчитать расход теплоты на нагревание инфильтрующегося наруж-
ного воздуха через два окна и ворота производственного помещения, расположенного в г. Пензе. Температура внутреннего воздуха равна 16 °С.
2. Высота здания от уровня земли до верха устья шахты Н= 8,2 м.
3. Высота окна равна 4 м, ширина 4 м, расстояние от пола до низа окна –
1,0 м.
4. Окна выполнены в деревянных рамах, с двойным остеклением
в спаренных переплетах. Сопротивление воздухопроницанию примем
R
= 0,26 (м2·ч·Па)/кг) (берется по расчету из раздела «Строительная тепло-
И
физика»).
5. Температура наружного воздуха для более холодной пятидневки
t
= – 27 °С, при этом плотность наружного воздуха
хп
353 353
Н
273 273 27t
Н
1, 4 5 кг / м .
3
6. Размер ворот: высота 3 м, ширина 4 м. Ворота выполнены в металли-
ческих переплетах, при этом ширина щелей составляет 0,005 м. Нижний
край ворот утеплен резиновыми щитами так, что проникновение наружного
воздуха исключено.
7. Коэффициент учета изменения скоростного давления ветра в зависи-
мости от высоты здания принят по
табл. 9.3 и равен 0,4.
8. Коэффициент учета влияния встречного теплового потока в конструк-
циях равен 1.
9. Удельный вес, Н/м
3
, наружного воздуха при
t
– 27 °С и внутрен-
Н
Б
него воздуха при t = 16 °С составляет:
Н
273 273 27
t
НБ
14,19 кг / м ;
3463 3463
3463 3463
Н
273 273 16t
В
11,98 кг / м .
3
3
10. Аэродинамические коэффициенты соответственно для наветренной
и подветренной поверхностей ограждения здания приняты по СНиП
«Нагрузки и воздействия» составляют: С
= 0,8; Сп = – 0,6.
н
Скорость ветра, м/с, V = 4,4.
94
Порядок расчета
1. Определяем разность давлений воздуха на наружную и внутреннюю
поверхности ограждения:
– для окна
Px Па.
(8,2 5,0) (14,19 11,98) 0,5 1,45 4,42 (0,8 0,6) 0,4 14,71
i
– для ворот
(8,2 3,0) 2,21 7,86 19,35
P
i
Па.
2. Расход инфильтрующегося воздуха в помещение через не
плотности составит:
– для окна
0,21
G
И
R
А P
1
И
0,67
0,216 16 14,71
0,26
0,67
81
кг/ч.
– для ворот
3456 (10 0,005) 19,352 760G
И
0,5
кг/ч.
3. Общее количество инфильтрирующего воздуха
81 760 841G
И
кг/ч.
4. Расход теплоты для нагревания инфильтрующегося воздуха
0,28 841 (16 29) 1 10597Q Вт.
И
9.4.8. Результаты расчета теплопотерь и теплопоступлений
Результаты расчетов теплопотерь и теплопоступлений для каждого помещения записываются по форме табл. 9.1. Заполнение граф с 1 по 15 показано в примерах 14…19.
В графе 16 записывают суммарные добавочные теплопотери Q
, Вт, по-
д
лученные сложением значений граф 12,13,14 и 15 для каждого отдельного
ограждения.
В графу 17 вносят основные теплопотери с учетом значений добавок
Q
, Вт, полученных суммированием значений граф 11 и 16.
об
В графе 18 записывают наибольшие добавочные потери теплоты на инфильтрацию наружного воздуха, поступающего в помещение за счет теплового и ветрового давлений Q
вентиляции Q
н.в
, Вт.
В графу 20 заносят полные теплопотери
, Вт, или вследствие естественной вытяжной
н.тв
Q
, Вт, для всех ограждений
т.п
помещения, которые получают суммированием значений, записанных в графах 17 и 18 и вычитанием из этой суммы графы 19.
95
9.5. Определение удельной тепловой характеристики здания
А
и теплопотерь по укрупненным показателям
Показателями теплотехнической оценки конструктивно-планировочных решений и тепловой эффективности здания являются его фактическая
тепловая характеристика q
щади q
уд.
Фактическая удельная тепловая характеристика здания любого назначе-
3
ния, Вт/(м
С), определяется по формуле Н.С. Ермолаева:
р
qkkk k k
фстокст потпол
где p – периметр здания, м;
площадь здания, м
A –
коэффициент, учитывающий остекление (отношение
–
0
площади остекления к площади ограждения);
, k
k
oк
ст ,kпот ,kпол
– соответственно коэффициенты теплопередачи окон,
стен, потолков, полов, Вт/(м С), принимаемые по данным теплотехнического расчета;
H –
высота здания, м.
Теплотехническую оценку проектируемого здания производят сравнением фактической удельной характеристики здания
и удельный расход теплоты на 1 м2 общей пло-
ф
1
0,9 0,6
, (9.17)
Н
2
;
фак
с нормативной
q
уд
q
удельной тепловой характеристикой на отопление
, значения которой
0
приведены в табл. 9.4.
Если значение
фак
отличается от нормативного qo не более чем на
q
уд
10–15 %, то здание отвечает теплотехническим требованиям. В случае большего превышения сравниваемых значений, необходимо объяснить возможную причину и наметить меры повышения тепловой характеристики здания.
Таблица 9.4
Удельная тепловая характеристика здания q
Объем здания, тыс., м3
Наименование здания
до 3 до 5 до 10 до 15 до 20
Жилые здания, гостиницы, общежития 0,49 0,44 0,39 0,36 0,36
Административные здания - 0,50 0,44 0,41 0,37
Клубы - 0,43 0,39 0,35 Кинотеатры - 0,42 0,37 0,35 Универмаги - - 0,34 0,32 0,26
Школы - 0,46 0,41 0,38 -
o
Высшие учебные заведения и техникумы - - 0,40 0,38 0,35
Больницы - 0,47 0,42 0,37 0,35
96
Экономию топливно-энергетических ресурсов обеспечивает использо-
вание в качестве контрольных показателей, разработанных для зданий различного назначения, удельных норм расхода тепловой энергии
2
1 м
, приведенных в табл. 9.5 и 9.6.
кон
q
уд
, Вт/на
Таблица 9.5
Контрольные показатели удельного расхода теплоты
на отопление жилых зданий
Удельный расход теплоты на отопление жилых здании
кон
, Вт на 1 м2, при расчетных температурах наруж-
Вид
блок–секции
Рядовые 58 65 70 74 74 75 85 – 1,1
Угловые – – 66 70 72 70 79 85 1,3
Поворотные – – 64 66 67 66 74 81 1,5
Рядовые 60 67 70 74 78 78 87 – 1,1
Угловые – – 67 71 74 79 81 87 1,3
Поворотные – – 65 68 71 75 78 81 1,5
q
уд
ного воздуха, C
–10 –15 –20 –25 –30 –35 –40 –45
9-этажные
5-этажные
Сопротивление
теплопередаче
ф
R
,
0
(м2 С)/Вт
Таблица 9.6
Контрольные показатели удельного расхода теплоты
на отопление общественных зданий для расчетных температур наружного
воздуха в пределах от –25 до –30 С
Тип
здания
Удельный расход теплоты на отопление обще-
ственных зданий
при числе этажей
кон
, Вт на 1 м2,
q
уд
1 2 3 4 5 и более смешанный
Больницы – 100 80 75 65 –
Поликлиники – 80 65 60 60 –
Детские сады-ясли – 105 85 – – –
Общеобразовательные школы – 110 95 90 – –
Кинотеатры однозальные – – – – – 110
Кинотеатры многозальные – – – – – 105
Предприятия общественного питания 95 75 – – – –
Фактический удельный расход теплоты на 1 м2 общей площади здания,
2
Вт на 1 м
где
, определяется по формуле
Q
т.п
А
полные теплопотери здания, Вт (см. табл. 9.1);
–
– общая площадь всех отапливаемых помещений здания, м2.
зд
фак
q
уд
Q
т.п
, (9.18)
А
зд
97
Сравнение вычисленных значений
фак
с контрольными нормами
q
уд
удельного расхода теплоты на отопление жилых и общественных зданий
кон
q
уд
(см. табл. 9.5 и 9.6), позволяет провести анализ эффективности отопления
здания 6, выяснить возможные причины отклонений значений
фак
q
уд
и
кон
q
уд
и наметить мероприятия по сокращению теплопотерь и повышению эффективности отопления здания.
Такими мероприятиями, обеспечивающими снижение энергозатрат, могут быть: использование наиболее эффективных архитектурно-строительных решений (снижение наружной поверхности ограждений); рациональная
ориентация зданий (экономия теплозатрат до 15 %); применение более совершенных систем отопления; повышение качества эксплуатации зданий и
систем отопления;
использование вторичных энергоресурсов; применение
строительных материалов и конструкций с высоким сопротивлением теплопередаче; использование альтернативных источников теплоты; применение
теплых чердаков; использование пофасадных систем отопления и прерывистого отопления; применение нагревательных приборов, работающих с низкопотенциальными теплоносителями и т.д.
Значение удельной тепловой характеристики здания используют для
приблизительного подсчета теплопотерь по укрупненным
показателям Qуп:
QaqVtt
уп уд ср (б)
фак
()
ext
, (9.19)
где a – поправочный коэффициент для жилых и общественных зданий,
равный a =0,54+22/(t
фак
q
уд
фактическая удельная тепловая характеристика здания,
–
Вт/(м
С);
ср
–t
V – наружный объем здания, м
t
–
средняя температура в помещениях здания, С;
ср
t
– расчетная температура наружного воздуха, принимаемая равной
ext
ext(б)
3
;
) ;
температуре холодной пятидневки по параметрам Б, С.
Расчет тепловых нагрузок на системы отопления по укрупненным показателям используют при проектировании систем центрального теплоснабжения для ориентировочных подсчетов потребности в теплоте района, города, поселка и т.д.
98
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Богословский, В.Н. Строительная теплофизика (теплофизические ос-
новы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха) [Текст] /
В.Н. Богословский. – 3-е. изд. – СПб.: АВОК «Северо-Запад», 2006.
2. Богословский, В.Н. Тепловой режим здания [Текст] / В.Н. Богослов-
ский. – СПб.: АВОК «Северо-Запад», 2002.
3. Тихомиров, К.В. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция
[Текст] / К.В. Тихомиров, Е.С. Сергиенко. – М.: ООО «БАСТЕТ», 2009.
4. Фокин, К.Ф. Строительная теплотехника ограждающих частей зда-
ний [Текст] / К.Ф. Фокин; под ред. Ю.А. Табунщикова, В.Г. Гагарина. – М.:
АВОК-ПРЕСС, 2006.
5. Самарин, О.Д. Основы обеспечения микроклимата зданий [Текст] /
О.Д. Самарин. – М.: Изд-во АСВ, 2014.
6. Самарин, О.Д. Теплофизика. Энергосбережение. Энергоэффектив-
ность [Текст] / О.Д. Самарин. – М.: Изд-во АСВ, 2015.
7. Крупнов, Б.А. Терминология по строительной теплофизике, отопле-
нию, вентиляции, кондиционированию воздуха и теплоснабжению [Текст] /
Б.А. Крупнов. – М.: Изд-во АСВ, 2016.
8. Малявина, Е.Г. Теплофизика зданий [Текст] / Е.Г. Малявина. – М.:
Изд-во АСВ, 2013.
9. Кувшинов, Ю.Я., Энергосбережение в системе обеспечения микро-
климата зданий. [Текст] / Ю.Я. Кувшинов. – М.: Изд-во АСВ, 2010.
10. Кувшинов, Ю.Я. Основы обеспечения микроклимата зданий
[Текст] / Ю.Я. Кувшинов, О.Д. Самарин. – М.: Изд-во АСВ, 2012.
11. Сканави А.Н. Отопление [Текст] / А.Н. Сканави, Л.М. Махов – М.:
Изд-во АСВ, 2002.
12. Королёва, Т.И. Строительная теплофизика. Теплотехнические рас-
четы ограждающих конструкций и расчет удельного потребления теплоты
на отопление и вентиляцию здания [Текст]: учеб. пособие / Т.И. Королёва,
К.О. Чичиров. – Пенза: ПГУАС, 2014.
13. Еремкин, А.И. Тепловой режим зданий [Текст]: учеб. пособие /
А.И. Еремкин, Т.И. Королева. – Ростов н/Д.: Феникс, 2008.
14. СП 23-101-2004. Проектирование тепловой защиты зданий [Текст]. –
М.: ООО «МЦК», 2007.
15. СП 60.13330.2012 Отопление, вентиляция и кондиционирование воз-
духа. Актуализированная редакция СНиП 41-01-2003 [Текст]. – М.: Минрегион России, 2012.
16. СП 131.13330.2012 Строительная климатология. Актуализированная
версия СНиП 23-01-99 [Текст]. – М.: Минрегион России, 2012.
17. СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий. Актуализированная ре-
дакция СНиП 23-02-2003 [Текст]. – М.: Минрегион России, 2012.
99
18. СП 54.13330.2011 Здания жилые многоквартирные. Актуализирован-
ная редакция СНиП 31-01-2003 [Текст]. – М.: Минрегион России, 2012.
19. СП 118.13330.2012 Общественные здания и сооружения. Актуализи-
рованная редакция СНиП 31-06-2009 [Текст]. – Минрегион России, 2012.
20. ГОСТ 21.602-2003. Правила выполнения рабочей документации
отопления, вентиляции и кондиционирования. – М.: Госстрой России, 2003.
21. ГОСТ 30494-2011. Здания жилые и общественные. Параметры мик-
роклимата в помещениях (с поправкой) [Текст]. – М.: Министерство регионального развития России, 2013.
22. СНиП 23-01-99*. Строительная климатология [Текст]. – М.: Минре-
гион России, 2003.
23. Бодров, В.И., Бодров М.В. и др. Микроклимат зданий и сооружений
[Текст] / В.И. Бодров [и др.]. – Н. Новгород: Арабеск, 2001.
24. Водяные тепловые сети [Текст]: справочное пособие / под ред.
Н.К. Громова, Е.П. Шубина. – М.: Энергоатомиздат,1988.
25. Гагарин, В.Г. Макроэкономические аспекты обоснования энергосбе-
регающих мероприятий при повышении теплозащиты ограждающих конструкций зданий [Текст]/ В.Г. Гагарин // Строительные материалы. – №3. –
2010.
26. Куприянов, В.Н. Строительная климатология и физика среды
[Текст] / В.Н. Куприянов. – Казань, КГАСУ, 2007.
27. Монастырев, П.В. Технология устройства дополнительной теплоза-
щиты стен жилых зданий [Текст] / П.В. Монастырев. – М.: Изд-во АСВ,
2002.
28. Рекомендации по применению монолитного пенобетона в строитель-
стве: руководство по проектированию [Текст] / И.Г. Беляков [и др.]. – Самара: СГАСУ, 2007.
29. Справочник проектировщика. Ч. 1 Отопление [Текст] / под. ред.
И.Г. Староверова [и др.]. – М.: Стройиздат,1990.
30. Справочник проектировщика. Ч. 3 [Текст] / под. ред. Н.Н. Павлова
[и др.]. – М.: Стройиздат,1992. – Кн.1.
100
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]