книги / Отопление и вентиляция. Отопление-1

или п-й материальный слой, входящий в слой резких колебаний температуры.

Если слой резких колебаний температуры не ограничивается первым материальным слоем, то коэффициент теплоусвоения внут­ ренней поверхности ограждения определяют по приведенным ниже формулам, учитывающим способность к теплоуовоению второго, третьего или п-го материальных слоев.

При проникновении слоя резких колебаний температуры в пре­ делы второго материального слоя коэффициент теплоусвоения внутренней поверхностью ограждения определяют из выражения

Если слой резких колебаний температуры захватывает пределы третьего материального слоя, коэффициент теплоусвоения внутрен­ ней поверхности ограждения определяется из выражения

R2s2"Ь 53

В случае проникания слоя резких температур в пределы п-го материального слоя коэффициент теплоусвоения начинают опреде­ лять с внутренней поверхности п—1 слоя по формуле

п—1

Аналогично определяют коэффициенты теплоусвоения следую­ щих слоев до 1-го слоя, коэффициент теплоусвоения которого и бу­ дет искомым, т. е. s„n.

В формуле (1.33) и (1.36) обозначены:

Si, S2, ..., sn — коэффициенты теплоусвоения отдельных материаль­ ных слоев, входящих в слой резких колебаний температуры ограж­

дения, определяемые по формуле (1.32); s Bn- — коэффициент тепло­

усвоения ограждения, толщина слоя резких колебаний которого включает часть или полностью п-й .материальный слой.

Для воздушной прослойки практически можно считать, что ко­ эффициент теплоусвоения материала (воздуха) s = 0. Поэтому, ес­

ли п—1 слоем ограждения является воздушная прослойка, то вы­ ражение (1.35) примет вид

где RB— термическое сопротивление воздушной прослойки.

Из сказанного следует, что величина 'коэффициента теплоусвоения зависят от того, сколько материальных слоев ограждения по­ падает в слой резких колебаний температуры. Поэтому при опре­ делении коэффициента теплоуовоения следует предварительно вы­ явить, сколько материальных слоев ограждения захватывает слой резких колебаний температуры.

Эта задача решается следующим образом. Теплотехнические свойства материальных слоев ограждения характеризуются: тер­ мическим сопротивлением слоя материала R, толщиной слоя резких колебаний температуры © и .коэффициентом теплоуовоения мате­ риала s:

Умножив R на s, получим характеристику тепловой инерции или

мичеокого сопротивления на коэффициент теплоуовоения .материа­ ла равно толщине данного материального слоя ограждения б, де­ ленного на толщину слоя резких колебаний температуры ©.

Очевидно, что если величина D равна 1, то слой резких колеба­ ний температуры заканчивается на границе толщины 6 материаль­ ного слоя (0 = 6).

Если величина D> 1, то толщина слоя резких колебаний тем­ пературы заканчивается в пределах материального слоя, не доходя до его границы (0 < б ). Когда величина D<. 1, то толщина слоя резких колебаний температуры больше толщины материального слоя. Графически это показано на рис. 1.6, а.

Приведенное ранее выражение коэффициента теплоусвоения (1.38) относится к ограждению, состоящему из одного материаль­

ного слоя.

Для ограждения, состоящего из нескольких материальных сло­ ев, границу слоя резких колебаний температуры определяют ана­ логично.

Характеристика тепловой инерции многослойного ограждения выявляется из выражения

Здесь так же, .как и выше, когда величина D= 1, то слой резких колебаний температуры заканчивается на границе последнего (п-то) материального слоя:

0 = 81 + 8гН-------Ил-

Если величина D> 1, то толщина слоя резких колебаний темпе­ ратуры находится в пределах какого-либо из материальных слоев.

дение (рис. 1.6, б).

После определения толщины слоя резких колебаний температу­ ры, а следовательно, и решения вопроса, в каком материальном слое ограждения оканчивается слой резких колебании температу­ ры, можно определить величину коэффициента теплоусвоения пу­ тем применения одной из соответствующих формул [(1.32), (1.33), (1.34) или (1.35) и (1.36)].

Теплоустойчивость помещений. Свойство помещений сохранять внутреннюю температуру с минимальным отклонением в большую или меньшую сторону от расчетной при периодических колебаниях теплопоступления называется теплоустойчивостью помещений.

Суточные колебания температуры внутреннего воздуха в зим­ нее время не должны превышать: при центральном отоплении —

± 1,5°; при печном — ±3°.

Амплитуду колебания температуры внутреннего воздуха опре­ деляют расчетом по упрощенной формуле

аS O W

где а —'коэффициент, принимаемый при воздушом отоплении рав­ ным 0,93, при паровом — 0,8, при водяном и печном отоплении —

ккал/ч; Bi — коэффициент теплопоглощения поверхностей помеще­ ния; F i—-площади поверхностей по внутреннему обмеру.

Произведение 2 ( ) часто обозначают через Р, тогда форму­

теплопередаче ограждения, при котором обеспечивается заданная температура (по санитарно-гигиеническим требованиям) на внут­ ренней поверхности ограждения тв при расчетной наружной темпе­ ратуре tn для данного климатического района, называется требуе­ мым и обозначается Яотр.

Значение 7?отр выводится из уравнения

Требуемое сопротивление ограждений теплопередаче 7?0тр долж­ но определяться по формуле СНиП II-A.7—71:

ная зимняя температура наружного воздуха, принимаемая в данном

50-летний период;

в) для ограждений средней массивности (при 4 < D ^ 7 ) — сред­ нюю из двух температур, указанных в пп. «а» и «б»;

инерции которых D ^ l,5 — абсолютную минимальную температуру наружного воздуха; AiH—нормируемый по санитарно-гигиеничет ским требованиям температурный перепад между температурой воздуха и температурой внутренней поверхности ограждения (СНиП II-A.7—71), град; ав, RB—соответственно коэффициент тепловосприятия ав ивеличина сопротивления тепловосприятию/?в; п —коэффициент, зависящий от положения наружной поверхности ограждения по отношению к наружному воздуху, (см. СНиП II-A.7—71); #отр —для наружных дверей, а также полов на грунте и на лагах не нормируется.

Для внутренних ограждений RoTT>нормируют только в случаях, когда разность температур в разделяемых помещениях превыша­ ет 10°

Требуемое сопротивление теплопередаче # 0тр остекленных по­

При определении величин сопротивления теплопередаче наруж­ ных ограждений Ro следует иметь в виду, что

* = / ( ? i ; ft)*

где Я— коэффициент теплопроводности материала ограждений; ф! — характеристика влажностного режима помещений здания в зависимости от относительной влажности воздуха фв; фг— характе­ ристика зон влажности территории СССР. Территория СССР де­ лится по условиям влажности на три зоны: cyxyto, нормальную, влажную.

Влажностный режим помещений в зависимости от <рв считают сухим при <рв<50%', нормальным — при фв=50—60%, влажным — при фв=61—75%', мокрым — при фв>75%.

Характеристика влажности зоны, где расположено здание, в котором проектируется отопление, определяется по схематической карте территории СССР для назначения коэффициентов теплопро­ водности материалов ограждающих конструкций зданий (СНиП II-A.7—71).

Зависимость Я от ф1 и фг отражает условия эксплуатации (ус­ ловия А и Б) и, естественно, уточняет теплопотери и тепловую мощность отопительной системы. Коэффициент Я = f (ф1; фг) опре­ деляется по табл. 1 приложения 2 СНиП П-А.7—71, но перед этим

по табл. 2 того же СНиП -выявляются условия эксплуатации здания.

Проверка ограждения на отсутствие конденсации водяных па­ ров на его внутренней поверхности. Проверка конструкций ограж­ дений на отсутствие конденсации на их внутренних поверхностях состоит в определении температуры внутренней поверхности на­ ружных ограждений (стен и покрытия верхнего этажа) и темпе­ ратуры «точки росы».

Температура внутренней поверхности ограждения определяется

коэффициент теплопередачи ограждения, ккал/м2-ч-град; tB— расчетная внутренняя температура помещения; tH— расчетная зим­ няя наружная температура воздуха для данного географического пункта; ав —коэффициент тепловосприятия, ккал/м2-ч-град; Ro— сопротивление теплопередаче ограждения, м2-ч-град/ккал.

Температура «точки росы» определяется по таблице «Физиче­ ские свойства влажного воздуха» или / —d-диатрамме влажного воздуха (см. курс «Вентиляция»).

Для определения температуры «точки росы» нужно задаться температурой внутреннего воздуха и его относительной влаж­

верхности должна быть во избежание конденсации влаги не ниже температуры точки росы внутреннего воздуха.

Температура внутренней поверхности ограждения в местах бо­ лее теплопроводных-включений также должна быть проверенной на отсутствие конденсации (в соответствии с рекомендациями СНиП II-AJ—71).

Проверка теплоустойчивости наружных ограждений в летний период. Наружные ограждения (стены, покрытия и чердачные пере­ крытия) жилых, общественных (больниц, поликлиник, детских са­ дов), а также производственных зданий (оборудованных установ­ ками кондиционирования ;воздуха), расположенных в южных рай­ онах со среднемесячной температурой июля 20° С и выше, прове­ ряются на теплоустойчивость в летнее время в отношении воздей­ ствия на них солнечной радиации.

Теплоустойчивость ограждающих конструкций допускается не проверять, если характеристика тепловой инерии D стен превыша­ ет 4 и перекрытий — 5.

Проверка ограждений на теплоустойчивость в летнее время со­ стоит в определении амплитуды колебания температуры внутрен­

ней поверхности ограждений ЛТв, .которая не должна быть больше

допускаемой Л"в, определяемой по формуле

Л"в= 2,5 —0,1 (/н —20) град,

где ^ — среднемесячная температура •наружного воздуха за самый жаркий месяц (июль).

Расчет производится в соответствии с указаниями СНиП II-A.7—71. Проверка теплотехнической характеристики полов состоит в вы­ явлении показателя тепловой активности пола В0, которая для од­

хопроницаемости аналогичен коэффициенту теплопроводности, он означает количество воздуха в кг, фильтрующегося через слой ма­ териала толщиной 1 м, площадью 1 м2 в течение 1 ч при разности давлений 1 мм вод. ст.

Воздухопроницаемость строительных материалов и конструк­ ций существенно различна. Коэффициенты воздухопроницаемости стекла, пластмасс, прослоек битума (не имеющих трещин) равны нулю. Кирпичные стены со сплошной штукатуркой на наружной поверхности достаточно воздухонепроницаемы.

По аналогии с сопротивлением теплопередаче определяют сопротивление.воздухопроницанию Яои.

Сопротивление воздухопроницанию наружных ограждений R0P должно быть не меньше требуемого /?0итр.

Количество воздуха G0 .в кг/м2-ч, проникающего через окна жи­ лых и общественных зданий, зависит от наружной температуры и должно быть не более допустимых значений воздухопроницаемости OJPв кг/м2-ч, определяемых по графику (рис. 1.7).

Расчет ограждающих конструкций на паропроницание произво­ дится для зданий с повышенным температурно-влажностным ре­ жимом. Отсутствие конденсации влаги на внутренней поверхности не гарантирует ограждение от увлажнения, так как оно может про­ исходить вследствие конденсации водяных .паров в толще самого ограждения.

В зимнее время разность упругостей (парциальных давлений) водяного пара внутри и снаружи зданий достигает наибольшей ве­ личины. Разность упругостей вызывает диффузию водяного пара через ограждение изнутри наружу.

Нужно, чтобы величина сопротивления паропроницанию Rn бы­ ла не менее требуемо-го сопротивления /?птр.

В наружных ограждающих конструкциях, на внутренней по­ верхности которых допускается конденсация водяного пара, не­ обходимо предусматривать с внутренней стороны водонепроницае­

мый слой.

Для зданий, строящихся в прибрежных районах с продолжи­ тельными дождями и ветрами, следует применять наружные стены с водонепроницаемым слоем с наружной стороны.

§ 3. РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ ОГРАЖДЕНИЯМИ ПОМЕЩЕНИЙ

Собственно расчетам тепловых потерь должно предшествовать выявление расчетных внутренних температур с учетом назначения помещений, технологических процессов, происходящих в них (если, например, здание промышленное). Перед расчетом тепловых потерь принимаемые в проекте конструкции ограждений должны быть проверены на соответствие их теплотехническим требованиям, рас­

смотренным в § 2.

Определение расчетной поверхности ограждений. Поверхность

F м2 и линейные размеры ограждений при расчете потерь тепла определяют на основании действующих нормативных указаний. Некоторые из этих указаний изложены ниже.

Поверхность окон, дверей и фонарей измеряется по наименьшим размерам строительных проемов в свету.

Поверхности потолков и полов над подвалами или подпольями измеряют между осями внутренних стен и от внутренней поверхно­ сти наружных стен до осей внутренних стен.

Высоту стен первого этажа при наличии пола на лагах прини­ мают от нижнего уровня подготовки для пола первого этажа до уровня чистого пола второго этажа.

Высоту стен первого этажа при наличии пола, расположенного непосредственно на грунте, считают от уровня чистого пола первого этажа до уровня чистого пола второго этажа. Высоту стен проме­ жуточного этажа принимают между уровнями чистых полов дан­ ного",и вышележащего этажей, а высоту стен верхнего этажа — от уровня чистого пола до верха утепляющего слоя чердачного пере­ крытия.

Длину наружных стен неугловых помещений измеряют между осями внутренних стен, а в угловых помещениях — от внешних по­ верхностей наружных стен до осей внутренних стен. Длину внутрен­ них стен определяют от внутренних' поверхностей наружных стен до осей внутренних стен или между осями внутренних стен (рис. 1.8).

Рис. 1.8. Обмер наружных поверхностей при определении

Частные случаи определения потерь тепла

Определение потерь тепла неутепленными полами. Неутеплен­ ными считают полы, расположенные непосредственно на грунте, и такие, конструкция которых независимо от толщины состоит из слоев материалов, коэффициент теплопроводности которых Я^1,0 ккал/м-ч-град (1,163 Вт/м-г.рад).

Потери тепла такими полами рассматриваются как потери че­ рез ограждение с бесконечно толстой стенкой.

Аналитическое решение довольно сложных уравнений позволи­ ло с достаточной для практических целей точностью производить подсчет потерь тепла способом дроф. В. Д. Мачинского.

Поверхность пола при этом делят на зоны. Зоной называют по­ лосу пола шириной 2,0 м, параллельную линии наружной стены. Нумерацию зон ведут, начиная от внутренней поверхности наруж­ ных стен (рис. 1.9).

Всю поверхность пола делят на четыре зоны. К четвертой зон? относят всю площадь, не занятую 1, 2 и 3-й зонами. В этом случа? потери тепла неутепленными полами, лежащими на грунте, можно определить по формуле

UP

Рис. 1.9. Определение расчетных пло­ Рис. 1.10. Определение расчетных пло­ щадей полов, лежащих на грунте щадей стен и полов помещений, уг­

лубленных в землю

Значения Ru.n для. каждой из четырех зон принимают из табли­ цы, приведенной ниже.

Определение потерь тепла через подземную часть ограждений отапливаемых подвалов. Теплопотери через подземную часть на­ ружных стен отапливаемых подвальных помещений определяют так же, как и через полы, лежащие на грунте. Зоны, на которые де­ лится поверхность стен, отсчитывают от поверхности земли вниз в той же последовательности, как ,и для полов.

Полы подвалов в этом случае рассматривают как продолжение подземной части наружных стен (.рис. I.1Ô).

Определение потерь тепла утепленными полами, расположенны­ ми на грунте. Утепленными полами, расположенными непосредст-