книги / Строительная теплофизика

Если Ra > R/,,/—то конструкция удовлетворяет требованиям.

Если Ra < Rtnf , то необходимо заменить конструкцию окна и повторить расчеты, до тех пор, пока Ra не будет больше Rin/.

3.4. Теплофизические особенности окон

Окна - светопрозрачные ограждения. Они необходимы для создания естественной освещенности помещений. Их теплофизические особенности:

низкие теплозащитные свойства;

повышенная воздухопроницаемость.

Теплотехнический расчет окон известными способами не дает должного результата, поэтому сопровождение теплопередаче для них устанавливается опытным путем.

Нормируемое сопротивление теплопередаче окна определяется в зависимости от градусо-суток отопительного периода , а затем выбирается заполнение оконного проема из условия, что сопротивление теплопередаче окна должно быть больше требуемого.

Воздух, проникающий через неплотности оконных проемов, увеличивает расход тепловой энергии на обогрев здания. Количество тепла на нагрев воздуха, проникающего в помещение, определяется в соответствии со СНиП «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха». Для этого определяется расход тепла на нагрев инфильтрующегося воздуха (Вт)

Q*=0.28ZG,c(tm- Q t

I Gj - количество воздуха, проникающего в помещение через неплотности окон, балконных дверей и стыков панелей, кг/ч;

с - теплоемкость воздуха, кДж/(кг*°С);

/в, tH- температура внутреннего и наружного воздуха.

Расход тепла на нагрев воздуха, поступающего в помещение для компенсации естественной вытяжки,

QB= 0,28Ln pHc(tB~/ц),

где Ln - количество воздуха для компенсации естественной вытяжки, мз

Ln=bFn\

F„- площадь пола, м2;

ри - плотность наружного воздуха, кг/м3.

APt;AP2;AP3 - разность давлений по сторонам окна, наружной двери и стыка;

L - длина стыка.

АР, (H -hj(y„- yJ+0,5. pMv}(Ct.n-Ctj) K - AR,„,

где H - высота здания от уровня земли до верха вытяжной шахты, м;

ht - расстояние от уровня земли до верхнего среза окна и двери или до горизонтального стыка или середины высоты вертикального стыка, м;

ун; увудельный вес наружного и внутреннего воздуха, кг/м3;

рн - плотность наружного воздуха; кг/м3;

V - скорость ветра для расчетов отопления, м/с;

Сеп; Сер - аэродинамические коэффициенты с наветренной и заветренной стороны здания, принимается по СНиП «Нагрузки и воздействия»;

К - коэффициент, учитывающий изменение скорости ветра по высоте;

&Rint- условно постоянное давление в помещениях здания, Па.

Постоянство температурной обстановки в помещении должно быть выдержано при наличии холодных поверхностей наружных ограждений и нагретых поверхностей отопительных приборов. Температура наружного воздуха постоянно изменяется. Следом за ней изменяются температуры всех поверхностей в помещении. Наибольшие разности температур наблюдаются в самые суровые периоды зимы. Если наружные ограждения и система отопления обеспечивают удовлетворительные условия в помещении в этот отрезок времени, то они смогут поддерживать необходимые условия и в течение всей зимы.

Решая задачу отопления помещения, необходимо рассчитать ограждения и обогревающие устройства так, чтобы они обеспечивали требуемые тепловые условия в обслуживаемой зоне в течение всего отопительного периода.

4.1 Обеспеченность расчетных условий

Тепловые условия должны соответствовать функциональному назначению помещения и предъявляемым к нему санитарногигиеническим требованиям.

Кроме санитарно-гигиенических и технологических требований, определяющих необходимый уровень внутренних условий, важными являются требования, определяющие надежность поддерживания заданных внутренних условий, т.е. требования к их обеспеченности. Коэффициент обеспеченности внутренних условий, К 0б, показывает степень отклонения внутренних параметров от заданных.

В зависимости от назначения здания проектировщика могут интересовать различные показатели отклонения условий в помещении от расчетных:

показатель числа случаев отклонений за определенный период времени (сколько раз);

показатель общей продолжительности отклонений от заданных условий за расчетный период (часы, сутки);

- наиболее невыгодное разовое отклонение (наибольшая продолжительность и наибольшая величина разового отклонения какоголибо расчетного параметра).

Все здания делятся на группы в зависимости от коэффициента обеспеченности внутренних условий:

1)здания в которых должны выдерживаться заданные условия при любых погодных условиях, Коб=1,0;

2)здания в которых возможны кратко-временные отклонения от расчетных условий, Коб=0,9;

3)здания с периодическим пребыванием людей, (музей, библиотеки), Коб=0,7;

4)здания с кратковременным пребыванием людей (магазины, кинотеатры), Коб=0,5.

Для выполнения требований по обеспеченности заданных внутренних условий, необходимо правильно выбрать теплозащитные качества ограждений, тепловую мощность системы отопления и т.д.

Выбор основан на расчете, результаты которого зависят от расчетных наружных условий, т.е. обеспечение заданных внутренних условий зависит от правильного выбора расчетных параметров наружного климата.

Если принять для расчета более суровые условия наружного климата, то теплозащита ограждений и тепловая мощность системы отопления обеспечат устойчивое выдерживание заданных тепловых условий, при надежной работе системы регулирования теплоотдачи.

Если выбрать более мягкие климатические условия, то в помещении, в отдельные моменты, возможны отклонения от заданных условий. Причем эти отключения будут тем больше, чем менее суровые наружные условия были приняты. Таким образом, есть возможность учесть требование обеспеченности заданных внутренних условий при выборе параметров наружного климата, необходимых для расчета наружного климата, необходимых для расчета теплозащиты ограждений и тепловой мощности отопления. При выборе расчетных наружных параметров в качестве прогноза на следующие годы принимают данные наблюдений за климатом в предшествующие годы. Точность выбора расчетных параметров зависит от числа зим, принятых к рассмотрению.

Влияние наружного климата на тепловой режим ограждений и помещений является комплексным. Оно определяется совместным действием нескольких метеорологических параметров, которые метеорологами наблюдаются раздельно. Для воздуха такими параметрами являются температура и скорость ветра.

При выборе расчетных параметров наружного климата в зимний период нужно исходить из следующих предпосылок.

Берут результаты зимних наблюдений за 50 лет. Строят кривые изменения температур. День с минимальной температурой принимают за

О, день перед ним - 1, день затем + 1 и т.д. Резкое похолодание обычно бывает в конце января. Характеризуется оно продолжительностью этого похолодания и величиной понижения температуры.

В действующих нормах приняты значения расчетной наружной температуры для каждого населенного пункта:

-абсолютно минимальная температура холодных суток;

-температура холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92;

-температура холодной пятидневки с обеспеченностью 0,98.

Скорость ветра принимается равной средней за январь с учетом повторяемости ветра на местности по основным направлениям с поправкой на высоту здания.

4.2 Обогрев помещения

Отопительный прибор передает тепло от теплоносителя обогреваемому помещению. Его конструкция, способ установки и присоединение к системе отопления должны оцениваться по теплотехническим, экологическим, техническим и эстетическим показателям. Для этого определяют количество тепла, затрачиваемого на обогрев помещения, доли конвективного и лучистого тепла и степень оптимальности микроклимата, создаваемого прибором.

Использование прибора той или иной конструкции и его установка в различных местах помещения не должны приводить к заметному перерасходу тепла. Показателем, оценивающим эти свойства, является отопительный эффект прибора.

М=

где £?пРиб - отдаваемое прибором тепло, Вт;

£2пом - потери тепла помещением, Вт.

Считается, что наилучшим отопительным эффектом обладают панельно-лучистые приборы, установленные в верхней зоне помещения или встроенные в конструкцию потолка. У таких приборов отопительный эффект 0,9-0,95, т.е. теплоотдача прибора может быть меньше количества потерь тепла помещением. У нагретой поверхности пола отопительный эффект = 1,0. У радиаторов отопительный эффект 1,04-4,06, из-за

бесполезных потерь тепла через стену за радиатором. У конвектора - 1,03. Подоконная панель, встроенная в конструкцию стены, имеет отопительный эффект 1,1.

должны также выполнять роль локализаторов источников холода в помещении. Поэтому нагретая поверхность приборов и струя теплого воздуха над ними должны предупредить радиационное переохлаждение и попадание холодных токов воздуха в обслуживаемую зону.

Теплоустойчивость помещения - его свойство поддерживать относительное постоянство температуры при периодически изменяющихся теплопоступлениях.Чем больше способность теплопоглощения у ограждений и предметов, поверхность которых обращены в помещение, тем меньше в помещении колебания температуры и тем больше его теплоустойчивость.

необходима в данном помещении, составляется его тепловой баланс, который учитывает все теплопоступления и все тепловые потери. Для того чтобы температура в помещении не изменялась, сумма тепловых потерь должна равняться сумме теплопоступлений:

падает, следовательно, необходимо проектировать систему отопления. Если на Ебт.по/^бтпосп то помещение нагревается и необходимо проектировать систему вентиляции. Составляющие статьи теплопоступлений и теплопотерь зависят от вида здания.

Чаще всего определяются следующие виды теплопоступлений:

1 .Теплопоступления от людей (Вт):

а = А / ? 2(2.16 + 8,87^ )(35 -/ п)

где Р\ - коэффициент, учитывающий тяжесть выполняемой работы;

Рг - коэффициент, учитывающий степень утепленности одежды;

vBподвижность воздуха в помещении; /п - температура помещения.

2.Теплопоступления от электрооборудования

Q3 = N3.Ç Вт

N3 - электрическая мощность, кВт;

Ç - коэффициент, учитывающий фактически потребляемую энергию. 3.Затраты теплоты на нагрев материалов

Q = С G (tB- t j Вт

С - теплоемкость металлов, кДж/ кг °С;

G - количество материала, кг;

/в - температура внутреннего воздуха, °С; /н- температура наружного воздуха, °С.

К тепловым затратам относятся тепловые потери через все наружные ограждения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Богословский В.Н. Строительная теплофизика / В.Н.Богословский.- 2-е изд.- М.: Высшая школа, 1982.-415 с.

2.Фокин К.Ф. Строительная теплофизика ограждающих конструкций здания / К.Ф. Фокин.- М.: Стройиздат, 1973.-270 с.

3.Елагин Б.Т. Основы теплофизики ограждающих конструкций зданий /

4.Б.Т. Елагин.- Киев; Донецк: Вища школа, 1977.- 77 с.

5.СНиП 2.04.0592. Отопление, вентиляция, кондиционирование.- М.: Стройиздат, 1992.- 40 с.

6.СНиП 41-01-2003.Отопление, вентиляция, кондиционирование.- М.:

Госстрой России, 2004.- 54 с.

7.СНиП 11-3-79***. Строительная теплотехника.- М.: Стройиздат, 1986.- 29 с.

8.СНиП 23-02-2003. Тепловая защита здания.- М.: Госстрой России, 2004.- 30 с.

Варианты задач для практических занятий

1. Определить температуру точки росы воздуха в помещении, если температура воздуха в помещении /В=22°С относительная влажность <рв= 60%.

Парциальные давления насыщенных водяных паров:

2. Определить тепловые потери через ограждающую конструкцию при температуре внутреннего воздуха /в= 20°С, температуре внутренней поверхности стены тв=16°С, коэффициенте тепловосприятия ав= 10 Вт/(м2*°С), площади стены F - 5м2.

3.Определить сопротивление воздухопроницанию 1м2 стеновой панели и затраты тепла на нагревание инфильтрующегося воздуха при температуре внутреннего воздуха /В=20°С, температуре наружного воздуха /Н=-30°С, перепаде давлений воздуха àP= 50 Па, расходе инфильтрующегося воздуха G= 2 кг/(м2 ч). Удельная теплоемкость воздуха с= 1000 Дж/(кг*°С).

4.В результате расчета для стеновой однослойной панели получена величина сопротивления теплопередаче R0=2 (м2-°С)/ Вт. Определить

необходимую толщину стены при коэффициенте тепловосприятия ав= 10 Вт/(м2*°С), коэффициенте теплоотдачи а„= 20 Вт/(м2оС) и коэффициенте теплопроводности X- 0,2 Вт/(м °С).

5.Определить количество водяных паров, проходящих через 1 м2 поверхности однослойной стеновой панели, если толщина стены <5=0,6 м; коэффициент паропроницания материала стены //= 0,1 мг/(м ч Па); отностительная влажность воздуха в помещении ^в= 60%; парциальное давление насыщенных водяных паров Е = 2 кПа при температуре воздуха в помещении 20°С; для наружного воздуха <ръ= 80%, Е= 0,6 кПа.

6.Определить термическое сопротивление однослойной стеновой панели при температуре наружного воздуха /„= -35°С, температуре наружной поверхности стены тн=- 34,4°С, коэффициенте теплоотдачи а„= 20 Вт/(м2 оС) и температуре внутренней поверхности гв=16°С.

7.Определить тепловую инерцию двухслойной ограждающей конструкции при следующих характеристиках слоев:

8. Толщина слоя резких колебаний температуры в однослойном ограждении 5=80 мм. Определить коэффициент теплоусвоения материала конструкции S при его коэффициенте теплопроводности А= 0,81 Вт/(м*°С).

9. Определить температуру наружной поверхности стены т,„ если температура внутренней поверхности тв=14°С, термическое сопротивление стены R0= 2,34 (м2оС)/ Вт, плотность теплового потока <7=30 Вт/м2.

10. Определить расход тепла на нагревание инфильтрующегося воздуха при его расходе

G= 0,05 кг,с, температуре внутреннего воздуха tB=20°С, температуре наружного воздуха

tH= -35°С, удельной теплоемкости с=Ю00 Дж/(кг °С).

Приложение 2

ТЕРМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ЗАМКНУТЫХ ВОЗДУШНЫХ ПРОСЛОЕК

Примечание. При оклейке одной или обеих поверхностей воздушной прослойки алюминиевой фольгой термическое сопротивление следует

_____________________ увеличивать в 2 раза______________________