2.2 Недостатність методу стаціонарних балансів.

Експлуатація опалювальних установок, що проводиться згідно графіка експлуатації, побудованого на основі даних рівнянь теплового балансу, не дає бажаних результатів.

Приклад 1.

Приміщення об'ємом Vком =400 м³ має q=200 Вт/К . Якщо нехтувати інфільтрацією (її звичайно враховують в q) і прийняти tв=const =20 ^οС, то тепловиділення від нагріву приладів (Q) складуть:

Q=200*(20- t_Н)=4000-200 t_Н

Якщо t_Н знижується з (-5^οС) до (-15^οС)

Q1 =4000-200*(-5)=5000 Вт

Q2 =4000-200*(-15)=7000 Вт

Але досвід показує, що при нетривалому ( наприклад нічному) зниженні t_Н на 10^οС абсолютно не потрібно посиленої топки за цей період.

Приклад 2.

Аудиторія має об'єм V=165 м³ при q=100 Вт/К. t_В до початку занять дорівнює 16^оС, а t_Н = -10 ^οС. Тепловиділення від нагрівальних приладів дорівнює:

Q =100*(16+10)=2600 Вт

Аудиторію заповнило 40 студентів з тепловиділенням 40 Вт*40 = 1600 Вт. За годину після початку роботи:

Це значення нереально, оскільки частина теплоти, що була виділена, піде на нагрів конструкцій.

2.3 Теплові баланси і зміна температури при несталому стані.

Для нестаціонарного випадку вираз балансу можна записати

q (t_B –t_H) dτ+Wdt=Qdτ, (6)

де q = q₁ +q₂ + q₃

q₁- теплова характеристика приміщення, Вт/К

q₂ - теплота витрачена на підігрів вентильованого повітря на 1^ο,

q₃– те ж для повітря, що поступає в приміщення унаслідок інфільтрації

W- теплота, що акумулюється або віддається будівельними конструкціями при зміні їх температури на 1^ο, Дж/К

Інтегруючи, отримаємо:

або

, (7)

де

t_О- температура приміщення в початковий момент

Q – тепловиділення від машин, людей, нагрівальних приладів і т.д.

Важлива характеристика, що визначає темп приросту температури -

W=W'+W''

W'- тепло, що акумулюється або віддається будівельними конструкціями при зміні їх поверхневої температури на 1^о, Дж/К

W''- тепло, що акумулюється або віддається машинним устаткуванням.

Спостереження показують, що приміщення відносно темпу зміни температури, можна розділити на дві групи:

1. Житлові, суспільні і виробничі приміщення, в яких відсутні інтенсивні джерела тепловиділень, і немає повітрообміну з багатократною зміною повітря. В таких приміщеннях можна приймати, що одним м² поверхні внутрішніх огорож (стін, підлоги і стелі) сприймається при підвищенні або виділяється при зниженні температури поверхні на 1^о кількість теплоти приблизно 84 кДж/м² (W' = 84 кДж/м²).

2. Приміщення великої продуктивності по перевазі виробничого типу або суспільні з великою густиною людей, в яких є значні тепловиділення і які забезпечені до того ж пристроями, що вентилюють. Для таких приміщень W' = 50 кДж/м²

Користуючись рівнянням (7) і вищенаведеними вказівками для визначення акумульованої теплоти, можна вирішувати різноманітні задачі експлуатації опалювальних установок, у тому числі і перераховані вище.

Задача 2.1

Розрахувати зниження температури в приміщенні через 8 годин для умов приклада 1, використовуючи формули для несталого стану.

Задача 2.2

Розрахувати зниження температури в приміщенні через 1 і 2 години для умов приклада , використовуючи формули для несталого стану.