книги / Отопление и вентиляция Ч. 1 Отопление
.pdfких слоев; термическое сопротивление ограждения вычисляют по формуле
R |
Fi + |
Fn + Fni H— |
|
|
(11.16) |
|
|
|
|
|
|
||
где /?|, Rn..., — термические |
сопротивления |
отдельных |
харак |
|||
терных |
участков |
по поверхности |
ограждения, |
|||
вычисленные |
по |
формулам |
(11.15) |
или |
(11.14), |
|
но без сопротивлений тепловосприятию и теп |
||||||
лоотдаче; |
|
|
|
поверхности |
||
Fv Fц ...» — площади |
отдельных участков на |
|||||
ограждения.
Плоскостями, перпендикулярными направлению теплового потока, ограждение мысленно разрезают на слои, из которых од ни могут состоять только из одного материала, а другие — из участков с различными материалами; термические сопротивле ния однородных слоев вычисляют по формуле (11.15), а терми ческие сопротивления неоднородных слоев — по формуле (11.16). Термическое сопротивление всего ограждения R х получают как
сумму термических сопротивлений отдельных слоев.
Если величина # D превышает величину Rx не более чем на
25%, то термическое сопротивление ограждения вычисляют по формуле
|
R = |
— . |
(11.17) |
Если величина |
превышает величину /^больше чем на 25%, |
||
а также если ограждение не является плоским |
(имеет выступы |
||
в плане), его термическое сопротивление определяют на основа нии расчета температурного поля1.
го |
При расчетах теплопотерь через плоские стенки вместо обще |
||||||
термического сопротивления R0 часто пользуются обратной |
|||||||
величиной, |
называемой |
общим коэффициентом теплопередачи |
|||||
ограждения k: |
|
|
|
|
|
||
|
|
k — — ккал]м* • ч град. |
(11.18) |
||||
|
|
|
Ко |
|
|
|
|
|
Из уравнений (11.13) |
и (11.15) |
будем |
иметь |
|
|
|
|
|
Q = kF ((в— Q |
ккал/ч. |
(11.19) |
|||
|
Пример 11.1. Определить сопротивление теплопередаче наружной кирпич |
||||||
ной неоштукатуренной стены толщиной 640 мм на тяжелом растворе. |
(по |
||||||
|
Решение. |
Сопротивление |
тепловосприятию |
Rb составляет |
0,133 |
||
табл. 11.1). |
|
|
|
|
|
|
|
ний, |
1 К. Ф. |
Ф о к и н. Строительная теплотехника |
ограждающих |
частей |
зда |
||
Госстройиздат, М., 1953. |
|
|
|
|
|
||
Сопротивление теплоотдаче /?„ составляет 0,05 (по табл. II.2).
Коэффициент теплопроводности Я кирпичной кладки на тяжелом рас творе 0,7.
Подставляя указанные величины в формулу (11.12), имеем
0,64
Ro = 0 ,133 + у у -(-0,05 = 1,1 м*>ч»град1ккал.
Пример 11.2. Определить сопротивление теплопередаче той же наружной
кирпичной стены толщиной 640 мм, но с внутренней штукатуркой. Толщина штукатурки 15 мм.
6 |
П |
I |
ПI
Рис. 11.2. Чердачное перекрытие по деревянным балкам
I — сухая гипсовая |
штукатурка; |
2 — воздушная |
прослойка; |
3 —деревянный |
|
||||
tf — глинопесчаная |
смазка; |
5 — топлн ный |
шлак; 6 — балка; |
7 — бруо |
|
||||
Решение. |
По |
табл. |
11.1 RB = 0,133; по табл. |
11.2 RH=0,05. |
|
|
|||
Коэффициенты теплопроводности; |
|
|
|
|
|
||||
для штукатурки Я =0,7; |
|
|
Я =0,7. |
|
|
|
|||
для кирпичной кладки на тяжелом растворе |
|
|
|
||||||
Подставляя эти величины в формулу (11.14), |
имеем |
|
|
||||||
|
|
0,015 |
0,64 |
|
|
|
|
|
|
Ro = 0,133 + yy-j— + |
у у у + 0,05 « 1 , 1 2 м**ч-град/ккал. |
|
|||||||
Пример |
П.З. |
Определить |
сопротивление теплопередаче |
чердачного |
пе |
||||
рекрытия, изображенного на рис. 11.2. |
|
материалов, |
из которых |
со |
|||||
Решение. |
Коэффициенты теплопроводности |
||||||||
стоит перекрытие: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
для сухой гипсовой штукатурки Я=0,2; |
|
|
|
|
|
||||
для древесины сосновой Я = |
0,15; |
|
|
|
|
|
|||
для глино-песчаной смазки |
Я=0,6; |
|
|
|
|
|
|||
для шлака топливного Я =0,25. |
|
|
/?в.п =0,185. |
|
|||||
По табл. П.З сопротивление воздушной прослойки |
|
||||||||
По табл. II.1 /?в =0ДЗЗ; по табл. IL2 Rn =0,143. |
|
|
|
||||||
Расчет производится без учета влияния брусьев 7, так как расстояния между брусьями значительны.
Сопротивление теплопередаче перекрытия в сечении / —/ по формуле (11.14)
Сопротивление теплопередаче перекрытия в сечении И—II по той же формуле
Сечение II—II составляет от всего пролета |
100=4%. |
Сопротивление теплопередаче перекрытия 1,62 0 ,9 6 + 1,9-0,04 « 1,63 мг- ч-град/ккал.
Требуемое сопротивление теплопередаче наружного ограждения
Чем больше сопротивление теплопередаче наружных ограж дений, тем меньше теплопотери здания и расход тепла на его отопление.
Выбирая конструкции наружных ограждений, следует иметь в виду, что при недостаточной величине сопротивления тепло передаче температура на внутренней поверхности ограждений будет ниже допустимой нормами, что отрицательно скажется на организме человека, а в большие морозы вызовет конденсацию влаги на внутренних поверхностях наружных ограждений.
Зависимость между |
температурой внутренней поверхности |
т, и сопротивлением теплопередаче наружного ограждения R, |
|
при установившемся тепловом потоке найдем из уравнения |
|
А В |
(11.20) |
АО |
|
где левая часть представляет собой количество тепла, восприня того поверхностью, а правая часть — количество тепла, теряе мого ограждением.
Из этого уравнения имеем
(И.21)
или
R0 = RB- — - At2-<*•град/ккал, |
( 11. 22) |
где /в—тв — разность температур воздуха помещения и внут ренней поверхности ограждения, обозначаемая в строительной теплотехнике Д t",
В зависимости от положения наружной поверхности ограж дения по отношению к наружному воздуху на разность темпе ратур tB— вводят поправочный коэффициент п, принимаемый
по табл. II.4.
|
|
Т а б л и ц а 11.4 |
Коэффициент п |
|
|
Род огражден |
|
Коэффициент О |
Наружные стены, бесчердачные покрытия |
(совмещенные |
|
крыши) и перекрытия над проездами |
|
1 |
Чердачные перекрытия и бесчердачные покрытия |
(сов |
|
мещенные крыши) с вентилируемыми продухами |
0,9 |
|
Перекрытия над холодными подпольями, расположен |
||
ными выше уровня земли |
|
0,75 |
Перекрытия над неотапливаемыми подвалами при нали |
||
чии окон в наружных стенах подвала |
|
0,6 |
То же, при отсутствии окон |
|
0,4 |
Потери тепла ограждениями зависят от качества их тепло |
||
вой изоляции. Поэтому в формулу |
(II.19) |
для учета качества |
теплоизоляции ограждений вводят коэффициент 6.
Таким образом, формула для определения требуемого (мини мального) сопротивления теплопередаче наружного огражде
ния должна быть представлена |
в следующем окончательном |
|
виде: |
|
|
дтр _ £ в ( t* ~ ^ |
nbм2• ч • град/ккал. |
(11.23) |
Величину температурного перепада A ttt, который не должен
превышать определенного предела, надлежит принимать по гла ве СНиП П-А.7-62 (пункты 3.8 и 3.9).
Коэффициент качества теплоизоляции 6 в формуле (11.23) принимают равным:
для наружных ограждений, утепленных материалами, под верженными уплотнению, деформации или усадке (например, стиропор, минераловатные плиты, войлок и т. п.), независимо от их объемного веса 6 = 1,2;
для наружных ограждений, утепленных теплоизоляционны ми материалами с объемным весом менее 400 кг/м3 (за исклю
чением материалов, указанных в предыдущем абзаце), 6 = 1,1; для всех прочих наружных ограждений 6 = 1.
Величина сопротивления теплопередаче наружных огражде ний должна быть не менее требуемого /?£>.
Пример 11.4. Определить требуемое сопротивление теплопередаче наруж ной кирпичной стены жилого здания, сооружаемого в Москве.
Решение. |
Расчет производим по формуле (11.23). |
По табл. |
II.1 =0,133; <0=18°С; tu= —26°С; по табл. II.4 коэффициент |
п для наружной стены равен 1. Для стены из кирпича коэффициент b также
равен 1. |
температурный перепад Д<н должен |
По табл. 8 главы СНиП II-A.7-62 |
|
быть не более 6е. |
|
Подставив указанные значения в формулу (11.23), имеем |
|
~0,133(18+ 626)1 |
« 0 ,9 8 м а- ч - г р а д /к к а л . |
Для наружных дверей и ворот, а также полов на грунте и на лагах R гр не нормируется.
Для остекленных поверхностей наружных ограждений вели чины RTp , а также число стекол в таких ограждениях должны
удовлетворять требованиям главы СНиП П-В.6-62 «Ограждаю щие конструкции. Нормы проектирования».
Для внутренних ограждений величина RJp нормируется толь
ко в случаях, когда разность температур в смежных помеще ниях превышает 1 0 °.
Перепад между расчетной температурой внутреннего воздуха и температурой поверхности пола Д/н в формуле (11.23) над лежит принимать равным 2,5°.
В производственных, вспомогательных и сельскохозяйствен ных зданиях величина At" для полов нормируется только для
участков с постоянными рабочими местами, если на них не пре дусмотрены специальные мероприятия, предупреждающие охлаждение ног работающих. На участках пола с отсутствием постоянных рабочих мест теплозащитные свойства пола не нор мируются.
Температура внутренней поверхности т„ ограждающих кон
струкций жилых и общественных зданий, а также отапливаемых производственных зданий, в которых не допускается обра зования конденсата на поверхности стен, или зданий, предназна ченных для размещения производств, требующих автоматиче ского регулирования температуры и влажности помещений, в местах наличия более теплопроводных включений (диафрагм, толстых сквозных швов раствора, прокладных рядов, стыков па нелей, колонн и ригелей железобетонного каркаса и пр.) должна быть не ниже точки росы внутреннего воздуха1. Эти требования не распространяются на наружные стены помещений, имеющих расчетную относительную влажность внутреннего воздуха фв > >75% , а также на стены, на внутренней поверхности которых допускается конденсация влаги.
1 Точкой росы называется температура, при которой относительная влаж ность воздуха достигает 100%. Точку росы обозначают тр.
При расчете теплопроводных включений наружных ограж дающих конструкций разрешается принимать значение отно сительной влажности внутреннего воздуха для жилых зданий, больниц, поликлиник, детских яслей-садов и школ <pB= 55%, а для других общественных зданий <pB=50% .
Температура внутренней поверхности ограждения в местах более теплопроводных включений должна проверяться по фор
муле |
|
|
|
|
|
|
|
|
х' = |
t |
П |
— |
Л |
• |
R [ t |
— t ) |
(11.24) |
ТВ |
|
|
|
[ Гп |
llj’ |
|
где R0— сопротивление теплопередаче ограждения при отсут
ствии в нем более теплопроводных включений в
м2‘Ч‘град}ккал;
R'0— сопротивление теплопередаче ограждения в месте бо
лее теплопроводного включения в м2 • ч • град/ккал\ RB— сопротивление тепловосприятию в м2-ч-град/ккал;
т]— коэффициент, принимаемый по табл. II.5 и зависящий
от отношения — размера поперечного сечения вклю
о
чения а, измеренного параллельно поверхности ог раждения, к полной толщине ограждения ô .
Схемы теплопроводных включений в ограждающих конст рукциях показаны на рис. Н.З.
Т а б л и ц а II.5
Значения коэффициента т]
Схемы тепло |
|
|
Коэффициенты ij при |
а |
равном |
|
|
||
|
|
“Г* , |
|
|
|||||
проводных |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
включении |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
по рис. II.3 |
0,02 |
0,05 |
0,1 |
0,2 |
0,4 |
0.6 |
0,8 |
1 |
1,5 |
I |
0,12 |
0,24 |
0,38 |
0,55 |
0,74 |
0,83 |
0,87 |
0,9 |
0,95 |
II |
0,07 |
0,15 |
0,26 |
0,42 |
0,62 |
0,73 |
0,81 |
0,85 |
0,94 |
III |
0,25 |
0,5 |
0,96 |
1,26 |
1,27 |
1,21 |
1,16 |
1,1 |
1 |
IV |
0,04 |
0,1 |
0,17 |
0,32 |
0,5 |
0,62 |
0,71 |
0,77 |
0,89 |
П р и м е ч а н и я : 1. При |
а |
>1,5 теплопроводное включение должно рас |
сматриваться как самостоятельная часть ограждения и проверяться по фор муле (11.23).
2. Если площадь включений по поверхности ограждения превышает 15%, то при определении термического сопротивления такого ограждения включе ния надлежит учитывать по формуле (11.17), а если потребуется, то для опре деления термического сопротивления следует производить расчет темЬературного поля.
3. Для включений сложного профиля или выступающих за поверхность ограждения требуются специальные расчеты температурных полей.
Потери тепла через полы на грунте и на лагах и через стены, заглубленные в землю. Теплопотери через полы, расположен ные на грунте или на лагах, определяют по формуле (11.13) по зонам шириной 2 м в зависимости от расстояния этих зон от
наружных стен.
Рис. Н.З. Схемы |
теплопро |
ной колонной |
||
/ — известковая |
штука |
|||
водных включений |
в ограж |
|||
турка; 2 — кирпич; 3 — |
||||
дающих конструкциях |
железобетонная |
колонна |
||
Теплопотери через подземную часть наружных стен отапли ваемых помещений следует определять по формуле (Н.2) по зо нам шириной 2 м с отсчетом их от поверхности земли. Полы по
мещений в этом случае (при отсчете зон) необходимо рассматри вать как продолжение подземной части наружных стен.
Величины сопротивлений теплопередаче подземной части на ружных стен и полов должны определяться в зависимости от конструкции ограждения в соответствии с табл. II.6.
Термические сопротивления и коэффициенты теплопередачи некоторых строительных ограждений приведены в приложении 1.
Определение температуры точки росы. Степень насыщения воздуха водяными парами называют относительной влажностью воздуха, которую определяют по формуле
ф = _L юо, |
(Н.27) |
Е
где <р — относительная влажность воздуха в %; е— действительная упругость водяного пара в воздухе в
мм рт. ст.\
Сопротивление теплопередаче полов
Конструкции полов |
Сопротивление теплопередаче |
|
в лР-ч-град/ккал |
||
|
1. Полы, расположенные непосред
ственно на грунте: |
(конструкция |
|||
а) неутепленные |
||||
пола независимо от |
толщи |
|||
ны состоит из слоев мате |
||||
риалов, |
коэффициент |
тепло |
||
проводности |
которых |
|||
^ 1 |
ккал/м • ч • град) : |
|
||
для |
I зоны |
|
|
|
» |
II |
» |
|
|
» |
III |
» |
|
|
» |
остальной площади пола |
|||
б) утепленные |
(конструкция |
|
пола состоит из слоев ма |
||
териалов, коэффициент |
теп |
|
лопроводности которых |
Я < |
|
<1 ккал/м • ч • град) |
|
|
2. Полы, расположенные на лагах
^?н.п—2,5
Ян.п=5
Run—Ю
Rn.n—16,5
Ry.n—Riun~\~ 7-е |
(11.25) |
7 *С |
утепляющего |
где Оу.с — толщина |
|
слоя в м; |
теплопро |
Яу.с — коэффициент |
|
водности |
утепляющего |
слоя в ккал/м • ч • град
Е— максимальная упругость водяного пара в воздухе в мм рт. ст., соответствующая данной температуре и опреде ляемая по приложению 2 .
При температуре ниже точки росы водяные пары, содержа щиеся в воздухе, будут конденсироваться.
Пример |
11.5. |
Определить |
температуру точки росы при относительной |
||
влажности |
воздуха ф = 50% |
и |
температуре помещения fD=180C. |
||
Решение. По |
приложению |
2 максимальная упругость водяного пара при |
|||
18° С составляет 15,48 мм рт. ст. |
|
|
|||
По формуле |
(11.27) имеем |
|
|
||
|
|
|
|
50 = |
е |
|
|
|
|
100, |
|
откуда |
|
|
|
|
15,48 |
|
50 |
|
|
|
|
|
|
15,48 = |
7,74 мм pm. ст. , |
||
|
|
е = |
|||
|
|
100 |
|
|
|
что по приложению 2 является максимальной упругостью водяного пара при температуре около 7,5° С.
Таким образом, температура точки росы т„«7,5°С .
Пример 11.6. На рис. 11.4 показана наружная кирпичная стена с железо бетонной колонной. Следует проверить, не происходит ли конденсации водя ных паров на внутренней поверхности этой стены.
Температура помещения 16° С; расчетная наружная температура — 28° С; <р=70%.
Решение. В данном случае температура внутренней поверхности стены должна быть определена по формуле (11.24).
Для этого подсчитываем сопротивления теплопередаче по различным се чениям стены:
в сечении I—/
|
|
|
|
|
|
0,015 |
0,51 |
|
0,934; |
|
||
|
|
|
|
Ro = 0,133 + |
|
0,7 |
+ 0,05 = |
|
||||
|
|
|
|
|
|
0,7 |
|
|
|
|
||
|
в сечении II—II |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
= |
0,133 + |
0,525 |
+ 0,05 = |
0,558. |
|
||
|
|
|
|
|
1,4 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При |
отношении |
а |
30 |
|
по |
табл. |
11.5 |
коэффициент |
11=0,83. |
||
|
|
»0,57, |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
52,5 |
|
|
|
|
|
|
|
Подставив в формулу |
(11.24) найденные величины, определим *в: |
|
|||||||||
*„ = 16- |
0,558 + |
0,83 (0,934 — 0,558) 0,133(16 + 28) ^ 16 — 9,8 = |
6 ,2°С. |
|||||||||
|
|
|
|
|
0,558*0,934 |
|
|
|
|
|
|
|
|
В приложении 2 находим упругость |
водяного |
пара |
при /8 = 16° С и пол |
||||||||
ном насыщении; Е= 13,63 мм рт. ст.\ при ф=70% |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
е = |
13,63*0,7 « 9,54 мм pm. cm. |
|
|
||||
го |
По полученному значению упругости водяно |
|
|
|
||||||||
пара |
(9,54 |
/ш рт. ст.) |
находим |
в приложении |
|
|
|
|||||
2 |
температуру |
точки росы тр =10,5°С, |
что |
боль |
|
|
|
|||||
ше 6,2° С; |
поэтому |
на поверхности стены |
будут |
|
|
|
||||||
конденсироваться водяные пары. Во избежание |
|
|
|
|||||||||
конденсации влаги |
стену |
следует |
соответственно |
|
|
|
||||||
утеплить. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Температура в толще ограждения. На рис. II.5 изображена наружная стена, в толще которой показана воображаемая плоскость х—х, параллельная поверхно
стям стены. Очевидно, что при установив шемся тепловом потоке через плоскость х—х в единицу времени проходит такое
же количество тепла, как и через всю стену, т. е. можно написать
F (^в О = F (^в ^н)>
Рис. 11.5. Наружная сте на, в толще которой не обходимо определить температуру точки х
где 2 R X— сумма термических сопротивлений части |
стены |
от |
внутренней ее поверхности до плоскости |
х — х |
в |
м2• ч • град/ккал; |
|
|
— температура в точке х в°С (см. рис. II.5). |
|
|
Из этого уравнения определяем температуру ^ в толще стены:
= |
(11.28) |
Если точка х находится на внутренней поверхности стены, то
S R x = R B, a tx будет |
равна т„ [см. формулу |
(11.21)]. |
При расположении точки х на наружной поверхности ограж |
||
дения 2 iR x= R 0— R„, |
поэтому в соответствии |
с формулой (11.28) |
или после упрощения |
АО |
|
|
|
|
|
Т „ = * „ + -§ Ч * в -* « )- |
(1 Ш > |
|
Ко |
|
Пример II.7. Определить т8 и т„ для наружной кирпичной стены толщи |
||
ной 640 мм с внутренней штукатуркой толщиной 15 мм. Температура воздуха
в помещении |
18° С; расчетная наружная температура — 26° С. |
|||
Решение. |
По табл. II.1 # в = 0,133; по табл. Ц.2 /?„ =0,05. |
|||
Коэффициенты теплопроводности (по СНиП) : |
||||
для кирпичной кладки |
\ =0,7; |
|||
для внутренней штукатурки |
А.=0,7. |
|||
Общее термическое |
сопротивление стены по формуле (11.14) |
|||
Яо = |
0 ,1 3 3 + |
0,015 |
0,64 |
|
- г -----+ |
- f — + 0,05 и 1 ,12 .и2• ч• град/ккал. |
|||
|
|
0,7 |
0,7 |
|
Температура внутренней поверхности стены по формуле (11.28) |
||||
|
|
|
0,133 |
|
|
TB = 1 8 “ T |
^ (18 + 2 6 )W 12’8° с - |
||
Температура наружной поверхности стены по формуле (11.29) |
||||
|
т„ = - |
26 + |
0,05 |
|
|
(18 + 26) « - 24° С. |
|||
§ 6 . Определение теплопотерь отапливаемыми
помещениями
Расчетные температуры. Расчетную наружную температуру для проектирования отопления tn принимают по главе СНиП
П-Г.7-62 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Нормы проектирования» (табл. 4, параметры Б ).
Расчетную зимнюю температуру наружного воздуха при теп лотехнических расчетах наружных ограждений следует прини мать по главе СНиП II-A.6-62 «Строительная климатология и геофизика. Основные положения проектирования» (табл. 1, гра фы 19 и 20) с учетом следующих указаний:
для ограждений «массивных» (М) долж на приниматься сред няя температура наиболее холодной пятидневки;
для ограждений «легких» (Л ) — средняя температура наибо лее холодных суток;
для ограждений «средней массивности» (С) — средняя из указанных выше двух температур.
Д ля перекрытий над подвалами и подпольями расчетную зимнюю температуру наружного воздуха принимают равной