книги / Отопление и вентиляция. Ч1 Отопление

2. ОПТИМАЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ТЕПЛОПЕРЕДАЧЕ ОГРАЖДЕНИЯ

Определение R0опт является сложной технико-экономической за­ дачей, которая может быть решена аналитически с учетом некоторых упрощающих предпосылок.

Экономической характеристикой, определяющей рациональность конструктивного решения ограждения, являются приведенные затраты П в руб. на 1 м2 ограждения. Оптимальное сопротивление R00Пт соот­ ветствует минимуму функции П и может быть определено в общем слу­

чае из уравнения

ап

(11-54>

В простейшем случае, если пренебречь изменениями капитальных за­ трат на системы отопления и* кондиционирования воздуха и ограничить­ ся рассмотрением только ограждения, то

затрат на систему отопления и отчисления на амортизацию и текущий

Последовательность рассмотрения задачи остается прежней и при наличии в здании системы летнего охлаждения или круглогодичного кондиционирования. В расчете должны быть учтены изменения капи­ тальных затрат на систему кондиционирования, а также стоимость хо­ лода, который расходуется летом на ассимиляцию тепла, поступающего через ограждения. С учетом некоторых упрощающих предпосылок фор­ мула для определения R0.опт при круглогодичном обеспечении система­ ми заданного микроклимата в помещениях жилых и общественных зда­ ний может быть записана в виде:

(^В ^н) Kc.Q (1 + Сс о Гд) + (tB--tQс) AZgс24 7„КТ

тери тепла через которое при равной площади равны теплопотерям че­ рез сложное ограждение.

Характерные для наружной стены двухмерные элементы — это на­ ружный и внутренний углы наружных конструкций, откос оконного про­ ема, стык внутренней конструкции с наружной и теплопроводные вклю­ чения. В результате рассмотрения теплопередачи в двухмерных элемен­ тах определены факторы формы f для каждого случая (табл. II.7).

Величины f показывают, во сколько раз теплопотери через единицу длины характерного двухмерного элемента шириной bf больше потери тепла по глади ограждения такой же площади. Общие потери тепла ог­ раждением, имеющим несколько двухмерных элементов с различными значениями ft и разной протяженности 1и можно определить в виде суммы:

Приравнивая правые части уравнений (11.57) и (11.58), получим ана­ литическую зависимость для определения приведенного сопротивления теплопередаче ограждения:

По формуле (11.59) можно определить /?0.щ> для ограждения, в ко­ тором для всех элементов с двухмерными температурными полями оп­ ределены факторы формы. Для многослойных панелей, имеющих слож­ ные обрамляющие ребра, включения и т. д., теоретическое решение невозможно, и значения R0.пр могут быть получены расчетом температур­ ного поля.

Например, для простенков типовых трехслойных стеновых панелей /?о.пр приближенно равно:

4. ТРЕБУЕМАЯ ТЕПЛОУСТОЙЧИВОСТЬ О ГРАЖ ДЕНИ Я

Теплоустойчивость наружных ограждений не должна допускать больших изменений температуры на внутренней поверхности: зимой — при разовых понижениях температуры, летом — при суточных колеба­ ниях температуры и интенсивности солнечной радиации.

При выборе зимней расчетной температуры tH принимается во вни­ мание теплоинерционность ограждения, поэтому расчет /?0.тр одновре­

менно учитывает теплоустойчивость ограждения при разовом пониже­ нии температуры зимой. Кроме того, в СНиП предлагается R0.Тр на­ ружных стен помещений с повышенным коэффициентом обеспеченности увеличивать на 10% для однослойных и на 20% для многослойных па­ нелей. Для наружных ограждающих конструкций этой же категории по­ мещений при D ^.2,5 предлагается R0.тр увеличивать на 30%.

В летних условиях теплоустойчивость наружных ограждений не дол­ жна допускать колебания температуры на их внутренней поверхности

где tvu— средняя за июль (самый жаркий месяц) температура наруж­ ного воздуха.

Определение АХв необходимо' проводить при £n=const в условиях

расчетных летних суток при колебаниях условной наружной температу­ ры, учитывающей действие солнечной радиации.

Проверка на теплоустойчивость для летних условий не требуется, если D > 4 для стен и Ь > 5 для перекрытий или ^уц^20°С.

Теплоустойчивость полов определяется показателем тепловой актив­ ности В0 его поверхности, который для однородной конструкции равен коэффициенту тепловой активности материала:

Его величина должна быть не более Втр, которая для помещений по­ вышенной обеспеченности равна 700 (10), высокой и средней обеспечен­ ности 840 Дж/(м2*с»'* - К) [12 ккал/(м2-ч,/г -®С]. Для второстепенных по­ мещений и при /В^23°С величина В0 не нормируется.

5. ТЕПЛОЗАЩ ИТА СВЕТОВЫХ ПРОЕМОВ И ДВЕРЕЙ

Требуемое сопротивление теплопередаче заполнений световых прое­ мов в зависимости от разности расчетных температур внутреннего и на­ ружного воздуха и назначения помещения приведено в СНиП. Его ве­ личина может изменяться от 0,155(0,18) до 0,575(0,60).

Сопротивление теплопередаче дверей (кроме балконных) и ворот рекомендуется принимать не менее 0,6 от /?0.тр, определенного по фор­ муле (11.50) для стен здания.

Значения R0 различных конструкций заполнения световых и дверных проемов приведены в табл. II.8.

6. ТРЕБУЕМЫЕ ВОЗДУХО- И ВЛАГОЗАЩ ИТНЫЕ СВОЙСТВА О ГРАЖ ДЕНИЯ

Наибольшей воздухопроницаемостью обладают окна. Воздух филь­ труется через примыкание оконной коробки к откосу проема, притворы, стыки стекла с переплетом. Количество воздуха, проникающего через окно, зависит от герметичности конструкции окна, внутренних и внеш­ них условий, этажности, а также от расположения окна в здании.

деревянных переплетах и коробках. При применении металлических и железобетонных переплетов и коробок указанные величины следует увеличить иа 10%.

2. В крупнопанельных зданиях потери тепла через откосы оконного проема учитываются # 0-пр наружной стены; в кирпичных зданиях — коэффициентом теплопередачи окна.

Н аруж ны е стены и перекры тия долж ны иметь сопротивление воздухопроницанию Rtt не ниж е требуем ого /? и.тр, равного по СН иП :

питальные стены долж ны иметь м аксим ально в озм ож н ое по конструк­ тивным реш ениям значение сопротивления воздухопроницанию . Это предотвратит зам етн ое перетекание загрязненного воздуха из ниж них этаж ей в верхние, что особенно важ но для м ногоэтаж ны х зданий .

Влагозащитные свойства конструкции должны быть такими, чтобы влажность материалов ограждений при нормальных условиях эксплуа­ тации была не больше допустимой. Допустимые значения влажности для различных материалов в конструкции даны в таблице СНиП. Для предупреждения переувлажнения материалов рекомендуется внутрен­ ние слои ограждения делать более плотными и менее паропроницаемы­ ми. Желательно, чтобы сопротивление паропроницаемости внутренней части конструкции для помещений влажных и с нормальным влажност­ ным режимом было больше требуемого /? П т р = 57,5 * 108 м2-Па-ч/кг (12 м2-мм рт. ст. ч/г) или больше сопротивления паропроницаемости наружной части ограждения в 1,2 (при нормальной влажности помеще­ ния) и в 1,5 раза (для влажных помещений). Наружные ограждения помещений с сухим режимом, однослойные или герметичные конструк­ ции имеют удовлетворительный влажностный режим. В остальных слу­ чаях требуется проверка влажностного режима ограждения расчетом.

Врайонах с продолжительными дождями и ветром необходимо при­ менять наружные стены с водонепроницаемым слоем с наружной сто­ роны или с экранами.

Вмногослойных ограждениях с влагонепроницаемыми внутренними

инаружными слоями утеплитель не должен иметь повышенной влаж­ ности.

§17. ТЕПЛОУСТОЙЧИВОСТЬ ПОМЕЩЕНИЯ

Температура помещения остается неизменной, если поступление теп­ ла отопительных приборов равно недостатку тепла в помещении. Если теплопоступления периодически изменяются при неизменных потерях тепла, то в помещении наблюдаются колебания температуры воз­ духа и радиационной температуры. Ограждения, все предметы, воздух под влиянием этих изменений периодически поглощают или отдают теп­ ло. Чем больше способность поглощать тепло у ограждений и предме­ тов, поверхности которых обращены в помещение, тем меньше в поме­ щении колебания температуры и тем больше его теплоустойчивость.

Теплоустойчивостью помещения называется его свойство поддержи­ вать относительное постоянство температуры при периодически изменя­ ющихся теплопоступлениях.

Интенсивность колебания температуры в помещении будет также зависеть от степени неравномерности лучистой и конвективной состав­ ляющих теплоотдачи приборов и их соотношения.

По характеру изменения во времени все возможные виды поступле­ ний и потерь тепла можно разделить на гармонические и прерывистые. Сложные случаи подачи тепла могут быть представлены их сочетанием.

Имеется определенная специфика в теплоустойчивости помещения при лучистых и конвективных поступлениях тепла, связанная с разной последовательностью передачи тепла к воздуху и поверхностям поме­ щения.

При рассмотрении задачи теплоустойчивости пользуются методом наложения (суперпозиции), основанным на независимости действия от­ дельных тепловых возмущений. Совместный эффект действия всех ис- * точников и стоков тепла получают суммированием частных результатов.

Коэффициент неравномерности теплопередачи отопительного прибо­ ра М при периодически изменяющемся отоплении определяется по формуле

Г л а в а II. Тепловой режим здания

__Фмакс QMHH

(11.63)

2Qcp

Для нетеплоемкого отопительного прибора при отоплении помеще­ ния «пропусками» коэффициент М можно получить аналитически В пе­ риод нагревания (натопа) продолжительностью гв часов отопительный прибор отдает в помещение тепло, которое в данном случае нужно обо­ значить как <3машПри отсутствии теплоподачи (в перерыве между натопами) продолжительностью za часов теплопередача прибора равна нулю, т. е. QMHH= 0. Такой режим подачи тепла называют прерывистым.

Средняя теплопередача прибора за весь период Т = г й-\-гп равна:

экспериментально. Например, для теплоемких отопительных печей экс­ периментальные значения М даются в зависимости от размеров печи, толщины ее стенок иг числа топок в сутки.

Теплоустойчивость помещения, определяющую изменение его тепло­

где Y t, Ft— коэффициенты теплоусвоения и площади поверхности от­ дельных ограждений

Показатель теплопоглощения помещения Рпом в основном учитывает поглощательную способность ограждений Ротр и вентиляционный возду­ хообмен Рвен и равен их сумме (в полном расчете необходимо учитывать мебель, оборудование, воздух объема помещения):

Если коэффициенты теплопоглощения отдельных поверхностей, выхо­ дящих в помещение, обозначить Вг, а их площади по внутреннему обме­ ру Рг, то их суммарная теплопоглощательная способность будет равна:

Применительно к рассматриваемой задаче будем считать, что изме­ нение температуры воздуха в помещении соответствует изменению тем­ пературы помещения tn (см. § 3) и показатель теплопоглощения равен:

Результатом расчета теплоустойчивости помещения является опре­ деление наибольших отклонений температуры помещения от ее средних

При отоплении пропусками или сменной работе системы ее установоч­ ная мощность Qот по (11.76) должна быть равна:

60 Г л а в а II. Тепловой режим здания

где Qcp — средний за сутки дефицит тепла в помещении, который дол­ жна компенсировать система отопления.

В то же время режим работы системы (неравномерность теплоотда­ чи, продолжительность натопа, перерыв в работе) должен быть опреде­ лен по допустимому колебанию температуры в помещении при преры­ вистом отоплении. Из формулы (11.77)

вость помещений обычно связывают с установившимися периодически­ ми тепловыми воздействиями, но теплоинерционные свойства проявля­ ются также и при других изменениях теплового режима. Для выбора отопления нужно знать, как различные помещения реагируют на прек­ ращение или частичное изменение подачи тепла. Возможно аварийное отключение отопления; при центральном теплоснабжении подача тепла в систему отопления связана с водоразбором в работающих параллель­ но с ней системах горячего водоснабжения. При прекращении подачи тепла помещение начинает постепенно охлаждаться. Вначале резко сни­ жается температура воздуха £в, достигая уровня осредненной темпера­ туры поверхностей tR. Затем температура во всех точках начинает пони­ жаться одновременно, основные потери тепла происходят через окна.

Процесс охлаждения можно достаточно точно рассчитать, пользуясь методом определения теплоустойчивости помещения при прерывистой подаче тепла. Разовое отключение системы можно рассматривать как прерывистую подачу с периодом большой продолжительности.

Возможен и другой подход, который заключается в следующем. Пе­ реходный тепловой процесс выхолаживания помещения подобен охлаж­ дению тела. В этом процессе вначале (непродолжительное время) происходит неупорядоченное (иррегулярное) изменение температуры, которое быстро сменяется регулярным режимом понижения темпера­ туры.

Применительно к помещению в целом оказывается справедливой об­ щая закономерность регулярного режима охлаждения, согласно которой скорость изменения логарифма избыточной температуры — темп охлаж­ дения К является постоянной и независящей от координат точки, време­ ни, начального распределения температуры. Натурными наблюдениями и лабораторными экспериментами ^определены значения коэффициен­ та К, которые заметно отличаются друг от друга в зависимости от кон­ структивного решения здания, вида строительных материалов, положе­ ния помещения в здании. В табл. II.9 даны примерные значения коэф­ фициента К, имея которые можно рассчитать понижение температуры в помещении во времени после прекращения или уменьшения подачи