Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Современные проблемы теплогазоснабжения населенных мест и предприятий. Учебное пособие (курс лекций)
.pdf
121
теплопередаче наружных ограждений предварительно вычисляет-
(
)
ся значение градусо-суток отопительного периода по формуле:
Dd=(t
где t
– расчетная средняя температура внутреннего воздуха зда-
int
int–tht.)Zht
, (3.3)
ния, °С;
t
, Zht – средняя температура, °С, и продолжительность (сут.)
ht
периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8 °С.
Затем по СНиП «Тепловая защита здания» определяют требуемое термическое сопротивление теплопередаче R
наружных ог-
req
раждений.
Расчет требуемого термическое сопротивление теплопередаче
внутренних ограждений при разности расчетных температур воз-
духа между помещениями 6 °С и выше производится по следующей формуле:
tt
-
R
=
req
помint
t
, (3.4)
aD
×
intn
где Dtn – нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждения;
t
– температура воздуха более холодного помещения;
пом
a
– коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности огра-
int
ждающих конструкций.
Сопротивление теплопередаче дверей (кроме балконных) и ворот принимают не менее 0,6 R
Для полов на грунтах и на лагах R
, определенного для стен здания.
req
не нормируется.
req
Фактическое значение сопротивления теплопередаче ограждения определяют по формуле (для однородной или однослойной
конструкции):
Ro = 1 /
a
+ å d / l + 1 /
в
a
, (3.5)
н
где l – коэффициент теплопроводности материала ограждения,
при этом необходимо иметь ввиду, что l=f(
j
характеристика влажностного режима помещений в зави-
1 –
симости от относительной влажности воздуха в помещении
j
,
j
);
1
2
j
(при
в
tв=12 – 24 °С):
– при
– при
j
< 50 % – сухой;
в
j
= 50–60 % – нормальный;
в
122
– при
– при
j
j
= 61–75 % – влажный;
в
j
>75 % – мокрый;
в
– характеристика зон влажности, подразделяемых по схема-
2
тической карте на три зоны: сухую, нормальную и влажную.
Зависимость l от
j
и
j
отражают условия эксплуатации (ус-
1
2
ловия А и Б), определяемые СНиП «Строительная теплотехника».
Температура любого слоя ограждения может быть определена
по формуле, полученной из уравнения:
(tв–
t
)/Rх=(tв–tн)/Rо=q=const,
х
t
х=tв–Rх(tв–tн
)/Rо. (3.6)
Возможность конденсации влаги на внутренней поверхности
или внутри слоя ограждения определяется его температурой, определенной по формуле (3.6) и температурой точки росы, определяемой по таблице «Физические свойства влажного воздуха» или
по I-d-диаграмме влажного воздуха (рисунок 3.1).
Рис. 3.1. Определение точки росы по I – d-диаграмме влажного воздуха
123
Расчет приведенного сопротивления теплопередаче
Для правильного расчета теплопотерь через ограждения сложной конструкции используют понятие приведенное сопротивление
теплопередаче ограждения
пр
R .
о
Приведенным называют сопротивление теплопередаче глади
однородного ограждения, теплопотери через которое равны теплопотерям сложного ограждения при одинаковой площади.
Характерные для наружной стены двухмерные элементы – это
наружный угол, оконный откос, стык внутренних конструкций с
наружной стеной и теплопроводные включения, для которых определены факторы формы f.
Величина f показывает, во сколько раз теплопотери через характерный двухмерный элемент шириной в два калибра аf=2R
l
и
o
длиной l=1 м больше основных по глади ограждения такой же
площади.
Общие потери теплоты ограждением, имеющим несколько
двухмерных элементов, определяются по формуле:
Q=Fo(tв–tн)/Ro+åafi li(fi–1) (tв–tн)/Ro=Fo (tв–tн)/R
пр
. (3.7)
o
Из этого уравнения получаем, что
R
п
=Ro /(1+(1/Fo) åafi li (fi–1))=Ro r, (3.8)
o
где r – коэффициент теплотехнической однородности ограждения.
Приведенное термическое сопротивление неоднородной ограждающей конструкции (многослойная каменная стена облегченной
кладки с теплоизоляционным слоем, пустотные плиты покрытий и
перекрытий и т. п.) определяется следующим образом:
1. Плоскостями, параллельными направлению теплового потока, ограждающая конструкция (или часть ее) условно разрезается
на участки, из которых одни являются однородными, а другие –
неоднородными (из слоев с различными материалами), и их термическое сопротивление определяется по формуле:
F...FF
+++
...
n21
n
R
n
, (3.9)
F
+++
R
=
a
F
1
F
R
R
21
где F1, F2, ..., Fn – площади отдельных участков конструкции;
R1, R2, ..., Rn – термические сопротивления указанных отдель-
ных участков конструкции;
– для однородных участков:
124
R=d /l; (3.10)
– для неоднородных:
R=åRi+Rвп, (3.11)
где Rвп – термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки.
2. Плоскостями, перпендикулярными направлению теплового
потока, ограждающая конструкция (или часть ее, принятая для определения Ra) условно разрезается на слои, из которых одни могут
быть однородными, а другие – неоднородными (из однослойных
участков разных материалов). Термическое сопротивление однородных слоев определяется по формуле (3.10), неоднородных слоев – по формуле (3.9), а термическое сопротивление ограждающей
конструкции Rб – по формуле (3.11).
Приведенное термическое сопротивление определяется по
формуле:
Rк пр=(Ra+2Rб)/3. (3.12)
Если величина Ra превышает величину Rб более чем на 25 %
или ограждающая конструкция не является плоской, то приведенное сопротивление определяется на основании расчета температурного поля. По результатам расчета температурного поля при tв
и tн определяются средние температуры внутренней и наружной
поверхностей ограждающей конструкции и вычисляется величина
теплового потока:
q=
a
–
t
)=
a
–
t
в(tв
в.ср
н(tн
), (3.13)
н.ср
тогда
Rк пр=(
t
–
t
в.ср
)/q, а Ro пр=(tв–tн)/q. (3.14)
н.ср
3.1.2. Теплопотери через ограждающие конструкции
Расчетные теплопотери через ограждения определяются по
формуле, учитывающей основные теплопотери при стационарном
режиме и дополнительные, определяемые в долях единицы от основных:
Q
где R
пр
– приведенное сопротивление теплопередаче огражде-
оi
=å(Fi/R
огр
пр
)(tп–tн)∙ni(1+
оi
åb
), (3.15)
i
ния, учитывающее неоднородность слоев в толщине конструкции
стены (пустоты, ребра, связи);
125
ni – коэффициент, учитывающий фактическое понижение расчетной разности температур (tп – tн) для ограждений, которые отделяют отапливаемое помещение от неотапливаемого (подвал,
чердак и др.). Определяется по СНиП «Тепловая защита зданий»;
b
– коэффициент, учитывающий дополнительные теплопотери
i
через ограждения;
Fi – площадь ограждения;
tп – температура помещения, при расчетах в условиях конвек-
тивного отопления принимают tп=tв, которая дается в СНиП для
рабочей зоны высотой до 4-х м.
В производственных помещениях высотой более 4-х м в связи с
неравномерностью температуры по высоте принимают:
– для пола и вертикальных ограждений на высоту до 4-х м от
пола – нормируемую температуру в рабочей зоне t
р.з
;
– для стен и окон, расположенных выше 4-х м от пола – сред-
нюю температуру воздуха по высоте помещения: tср=(t
р.з+tв
)/2;
– для покрытия и световых фонарей – температуру воздуха в
верхней зоне t
туры в рабочей зоне); в других случаях: t
– tн = t
(при воздушном отоплении на 3 °С выше темпера-
в.з
= t
в.з
– расчетная температура наружного воздуха на ото-
н.5
+ D(h – 4);
р.з
пление.
Теплообмен между соседними помещениями учитывается только при разности температур в них на 3 и более градуса.
Определение температуры
в неотапливаемом помещении
Обычно температуру в не отапливаемых помещениях для определения теплопотерь не рассчитывают. Теплопотери определяют
по приведенной выше формуле (6.1) с учетом коэффициента n.
При необходимости эта температура может быть определена из
уравнения теплового баланса.
Теплопотери из отапливаемого в не отапливаемое помещение:
Q1=å(F1/R1 )∙ (tв–tнх). (3.16)
Теплопотери из не отапливаемого помещения:
Q2=å(F2/R2) ∙(tнх–tн). (3.17)
Можно считать, что Q1=Q2. Тогда
126
+
+
F
2
t
н
R
2
F
, (3.18)
2
R
2
где t
– температура не отапливаемого помещения (тамбура,
нх
в
=
t
нх
F
1
(t
å å
R
1
F
1
å å
R
1
подвала, чердака, фонаря);
å
R1; åF1 – коэффициенты сопротивления теплопередаче и
площади внутренних ограждений (стена, дверь);
å
R2; åF2 – коэффициенты сопротивления теплопередаче и площа-
ди наружных ограждений (наружных дверей, стен, потолка, пола).
Определение расчетной поверхности ограждения
Площадь ограждения и линейные размеры ограждений вычисляются на основании нормативных указаний, которые при использовании простейших формул дают возможность учитывать в определенной мере сложность процесса теплопередачи.
Схема обмера ограждений показания на рисунке 3.2.
Рисунок 3.2 – Схема обмера ограждений: oпр принимают:
для I зоны Rнп=2,1; для II зоны Rнп=4,3 ; для III зоны Rнп=8,6;
для IV зоны Rнп=14,2 К м2 /Вт.
127
Частные случаи определения потерь тепла
1. Расчет теплопотерь через не утепленные полы.
Не утепленными считают полы, расположенные непосредственно на грунте, и такие полы, конструкция которых независимо
от толщины состоит из слоев материалов, коэффициент теплопроводности которых l ³ 1,163Вт/(м2 К).
Учитывая небольшой удельный вес теплопотерь через пол в
общих теплопотерях помещения, применяют упрощенную методику расчета. Поверхность пола делят на зоны шириной 2 м параллельно линии наружной стены и нумеруют от наружной стены.
Расчет ведут по формуле (3.15), принимая: ni(1+
åb
)=1.
i
Поверхность пола в I зоне в углу учитывается дважды, т. к. она
имеет повышенные теплопотери.
Схема разбивки на зоны дана на рисунке 3.2.
Рис. 3.2. Схема разбивки пола на зоны
2. Определение теплопотерь через полы на лагах и утепленные
полы.
Теплопотери рассчитывают также по зонам, но с учетом воздушной прослойки (d=150–300 мм и Rвп=0,24 К∙м2/Вт), а условное
сопротивление каждой зоны определяют по формуле:
128
Rл=1,18Rуп, (3.19)
где R
R
– термическое сопротивление утепленного пола,
у.п
+
åd
/
l
у.п=Rн.п
; (3.20)
ус
ус
3. Определение потерь тепла через ограждения при конденса-
ции водяных паров на них.
В помещениях с высокой относительной влажностью (бани,
прачечные, бассейны и некоторые цехи промышленных предприятий) возникает конденсация водяных паров, которая неустранима.
При этом теплопотери увеличиваются на величину:
Qв=В r,
где В – количество конденсирующегося пара;
r – скрытая теплота парообразования.
То есть общие теплопотери увеличиваются за счет увеличения
температуры поверхности и коэффициента теплоотдачи, и теплопотери определяют по формуле:
Qк=Кк∙F (tв – tн) n (1+åb).(3.21)
Коэффициент Кк определяется при
a
=15 Вт/(м2 ∙ К).
в+к
Добавочные теплопотери через ограждения
Основными теплопотерями (при b=0) не учитываются: влияние
инфильтрации, действие солнечной радиации, излучение поверхностями ограждений в сторону небосвода, изменение температуры
по высоте, врывания холодного воздуха через открываемые проемы. Эти дополнительные потери учитываются добавками:
1. Добавка на ориентацию по сторонам горизонта для всех наружных вертикальных и наклонных ограждений принимается в
соответствии со схемой на рисунке 3.3.
При наличии двух или более наружных стен у помещения до-
бавки на ориентацию по сторонам горизонта увеличивают:
а) для общественных, административно-бытовых и производст-
венных зданий – на 0,05;
б) в типовых проектах – на 0,13;
в) в жилых зданиях добавки не увеличиваются, а теплопотери
компенсируют увеличением температуры в этих помещениях на
2 К.
2. Для горизонтально расположенных ограждений вводится до-
бавка 0,05 для необогреваемых полов 1-го этажа над холодными
подпольями в местностях с t
минус 40 оС и ниже.
н.5
129
3. Добавка на врывание холодного воздуха через наружные
двери, не оборудованные воздушными завесами при их кратковременном открывании при высоте здания Н, м: для тройных дверей с двумя тамбурами добавки b равны 0,2∙Н; для двойных дверей
с тамбуром – 0,27 Н; для двойных дверей без тамбура – 0,34∙Н.
Для наружных ворот при отсутствии тамбура, шлюза, тепловой завесы надбавка равна 3, при наличии тамбура – 1.
4. Добавки на высоту для помещений высотой более 4 м равны
0,02 на каждый метр высоты сверх 4 м, но не более 0,15. Для лест-
ничных клеток добавки на высоту не принимаются.
Рис. 3.3. Дополнительные потери на ориентацию по сторонам горизонта
3.2. Воздухопроницаемость ограждающих конструкций
3.2.1. Влияние воздухопроницаемости
на воздушно-тепловой и влажностный режим помещений
Воздушным режимом здания называют совокупность факторов
и явлений, определяющих общий процесс обмена воздуха между
всеми его помещениями и наружным воздухом, включающим перемещение воздуха внутри помещений, движение воздуха через
ограждения, проёмы, каналы и воздуховоды и обтекание здания
потоком воздуха.
130
Теплопередача через ограждения
(
)
(
)
(
)
å
å
DDD
+
=
при наличии воздухопроницаемости
Расход воздуха через ограждения обычно не велик и составляет
до 10 м3/ч через 1 м2 поверхности. Его скорость мала ( 05.0R
» ), и
l
температура практически равна температуре твердого материала.
При инфильтрации тепловой поток на внутренней поверхности ограждения оказывается наибольшим. По мере приближения к наружной поверхности g уменьшается. Такое явление возникает в
результате рекуперации тепла на нагрев воздуха, фильтрующегося
через ограждение навстречу потоку тепла (экономайзерный эф-
q
фект). Разность тепловых потоков на внутренней
q
н
и термических границах ограждения:
ttjсqq -××=-
нввнв
в
и наружной
, (3.22)
где j – расход воздуха через ограждение.
Влияние потока фильтрующегося воздуха на трансмиссионный
перенос тепла через ограждение характеризуется коэффициентом
парового охлаждения ε:
c
e
×
c
==
, (3.23)
c
1e
-
e
q
q
в
0
где qо – тепловой поток при отсутствии фильтрации воздуха;
Rc=
c
воздуха
характеризует отношение тепловой емкости потока
0вj
æ
ç
c к коэффициенту теплопередачи ограждения
вj
K
ç
è
ö
1
÷
=
.
÷
R
0
ø
Дополнительные затраты тепла в помещении при наличии
фильтрации воздуха:
D
QeQFQ
, (3.25)
ttlCAFCAQ -×××+××=
, (3.24)
нввjвj
где А – коэффициент для разных конструкций;
F – площадь окон, стен и т. д., м2;
l – протяженность стыков, щелей и т. п., м; А=0,5 – стены; А=0,7 –
стыки; А=0,8 – двойные окна.
Влажностный режим здания
Воздух в помещении обычно более влажный, чем наружный.
При расчете влагопередачи через ограждения необходимо знать
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]