7316

+ Dn+1 ≥ 0,5, то показатель теплоусвоения поверхности пола Yпол следует опре-

делить последовательно расчетом показателей теплоусвоения поверхностей слоев конструкции, начиная с n-го до 1-го:

▪ для n-го слоя

D1 + D2 + … + Dn+1 – тепловая инерция соответственно 1, 2, (n + 1) слоев конст-

рукции пола, определяемая по формулам:

R1, R2, …, Rn – термические сопротивления, (м2·°С)/Вт, соответственно 1, 2, …, n слоев конструкции пола, определяемые по формулам:

s1, si, sn, sn+1 – расчетные коэффициенты теплоусвоения материала соответст-

венно 1, 2, …, n, (n + 1) слоев конструкции пола, Вт/(м2·°С);

δ1, δ2, …, δn – толщины соответственно 1, 2,..., п слоев конструкции пола, м;

λ1, λ2, …, λn – расчетные теплопроводности материала соответственно 1, 2, ... , n

слоев конструкции пола, Вт/(м2·°С), Вт/(м·°С).

Пример № 11.

Проведем расчет для перекрытия над неотапливаемым подвалом, пред-

ставленного в главе 2. Основные теплотехнические характеристики, которого приведены в таблице 3.2.

Показатель теплоусвоения верхнего слоя пола перекрытия равен:

Yпол 2 0,005 8,562 5,48 / 0,5 0,005 5,48 11,77 Вт/(м2·°С) 40

Таблица 3.2

Примечание: 1 – по примечанию прил. Т. СП [1].

Из расчета видно, что Yпол = 11,77 Вт/(м2·°С) < Yполтр = 12 Вт/(м2·°С). Кон-

струкция перекрытия над неотапливаемым подвалом удовлетворяет требовани-

ям к теплоусвоению поверхности пола [1].

3.5. Построение кривых изменения температуры по сечению наружной стены во времени после выключения системы отопления помещений

в холодный период

Для построения кривых изменение температуры по сечению наружной стены во времени методом конечных разностей ограждение разбивают на эле-

ментарные слои. Толщину элементарных слоев х, мм, и продолжительность расчетных интервалов z, ч, выбирают так, чтобы удовлетворялось условие:

С·R = 2 z, (3.21)

где С – теплоемкость 1 м2 элементарного слоя ограждения, кДж/(м2 оС), опре-

деляемая по формуле:

где с – объемная теплоемкость конструктивного материала слоя (газобетонные блоки на цементном вяжущем), кДж/м3 оС; R – термическое сопротивление элементарного слоя, м2 оС/Вт.

Пример № 12.

За эквивалентную теплопроводность принимаем теплопроводность кон-

структивного слоя = к = 0,26 Вт/м·°C.

41

Толщина элементарного слоя равна (принимаем 6 слоев):

х = R0усл · к/6 = 4,328·0,26/6 = 0,188 м.

Термическое сопротивление теплопередаче элементарного слоя равно:

R = х/ к = 0,188/0,26 = 0,723 м²·°C/Вт.

Теплоемкость 1 м2 элементарного слоя ограждения составила:

С = 0,84·600·0,188 = 94,8 кДж/м²·°C.

Продолжительность расчетных интервалов равна:

z = 94,8·0,723/2 = 34,3 ч.

Температура точки росы при tв = 21 °C и φв = 60 % равна tр = 12,9 °C.

График изменения температуры по сечению наружной стены после вы-

ключения системы отопления приведен на рисунке 3.3.

3.6.Контрольные вопросы и задания для самостоятельной работы

1)Дайте определение паропроницанию наружных ограждающих конст-

рукций. Как определяется данный показатель?

2)Какова величина максимальной воздухопроницаемости наружных окон

ивходных дверей в современных зданиях?

3)Как определить плоскость максимального увлажнения наружной стены здания? Перечислите условия нахождения плоскости максимально увлажнения.

4)Что такое сопротивление воздухопроницанию ограждающей конст-

рукции? Как определяется данная величина, чем нормируется?

5)Как определить парциальное давление насыщенных водяных паров?

6)Самостоятельно изучите форму заполнения энергетического паспорта проекта здания, приведенную в приложении Д [1].

42

Рис. 3.3. График изменения температуры по сечению наружной стены после выключения системы отопления

43

Глава 4. РАСЧЕТ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМ ПОМЕЩЕНИЯ

4.1. Определение основных потерь теплоты помещением

Основные потери теплоты помещением ΣQо, Вт, определяют суммирова-

нием теплопотерь через все ограждения по формуле:

теплопередаче ограждения, определяемый по формуле (2.5); n – коэффициент учитывающий положение ограждения по отношению к наружному воздуху, 1; Σβ – коэффициент учета добавочных потерь на ориентацию по сторонам света и угловые помещения, согласно приложению 9 [9].

Потери теплоты на нагрев инфильтрующегося воздуха Qинф, Вт, равны:

где Lв =– производительность системы вентиляции (норма воздухообмена для жилых помещений составляет 3 м3/ч·м2, согласно СП [9]), м³/ч; cв – удельная теплоемкость воздуха, 1,005 кДж/кг·°C; ρв – средняя плотность нару-жного и внутреннего воздуха, 1,31 кг/м³.

Суммарные потери теплоты помещения Qпом, Вт, компенсируемые систе-

мой отопления, определяются по формуле:

где Aпол – площадь пола помещения, м2; qбыт – удельные бытовые тепловыделе-

ния на 1 м2 помещения, Вт/м2, принимаются равными qбыт = 10 Вт/м2.

Пример № 13.

Расчет ведется для выделенного помещения верхнего этажа расположен-

ного в многоквартирном жилом доме (вариант № 1, приложение А), с учетом данных полученных в примерах № 1-12.

Потери теплоты на нагрев инфильтрующегося воздуха составляют:

Qинф 0,278 43,2 1,005 1,31(21 ( 31)) 822Вт

44

Результаты расчета потерь теплоты через наружные ограждающие конст-

рукции помещения приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1

Результаты расчета потерь теплоты через ограждения помещения

Суммарные потери теплоты, которые необходимо компенсировать тепло-

отдачей отопительных панелей системы отопления, равны:

Qпом = 693 + 822 – 14,4·10 = 1371 Вт

4.2. Определение температуры нагретой поверхности

При обогреве помещения с помощью нагретой поверхности теплоотдача последней должна быть равна теплопотерям помещения. Количество теплоты,

отдаваемое нагретой поверхностью заданной площади, зависит от её темпера-

туры. Задачей расчета является определение температуры нагретой поверхно-

сти. Отдачу теплоты поверхностью в помещение определяют по формуле:

Qп = Ап [ к ( п - tв) + л ( п - в)], Вт. (4.4)

Необходимую для компенсации теплопотерь температуру поверхности ограждения (панели) п, оС, определяют (при условии Qп = Qпом) по формуле:

45

где Aп – площадь нагретой поверхности, м2; к, л – коэффициенты соответст-

венно конвективного и лучистого теплообмена на нагретой поверхности,

Вт/(м2 оС); в – осредненная температура внутренней поверхности наружного ограждения, оС.

Коэффициенты теплообмена, Вт/(м2 оС) равны:

где А – коэффициент, зависящий от положения нагретой или охлажденной по-

верхности [10]; – коэффициент полной облученности панели наружными ог-

раждениями, определяемый по формуле:

А

в 2 п в 1

А

п

где Ав и Ап – площади соответственно наружных ограждений и нагретой по-

верхности, м2; п-в – коэффициент облученности нагретой поверхности наруж-

ных ограждений; в – температурный коэффициент, определяемый по формуле:

2

Осредненную температуру внутренней поверхности наружных огражде-

ний, оС, определяют:

где Ан.с и Аок – площади поверхностей соответственно наружной стены и окна,

м2; н.с и ок – температуры соответственно внутренней поверхности наружной стены и окна.

46

Расчет температуры нагретой поверхности ведут в следующей последова-

тельности. Ориентировочно задаются температурой поверхности и определяют значение коэффициентов теплообмена к и л. Затем определяют температуру поверхности п. При большом расхождении (более 1оС) принятого и вычислен-

ного значений п расчет повторяют. Полученное значение температуры поверх-

ности должно удовлетворять условиям комфортности. Для проверки первого условия комфортности необходимо определить радиационную температуру помещения относительно человека, стоящего в центре помещения, по формуле:

где r-в, r-п, r-во – коэффициенты облученности с поверхности человека соот-

ветственно на поверхность наружных ограждений (стены и окна) на поверх-

ность панели, поверхности внутренних ограждений [10].

Коэффициент облученности с поверхности человека на поверхность

Если полученные значения tR лежат в пределах, определенных формула-

ми (4.10) и (4.12), то первое условие комфортности в помещении удовлетворя-

ется. Второе условие комфортности ограничивает интенсивность теплообмена при положении человека около нагретых и охлажденных поверхностей. Опре-

деляющей величиной является интенсивность лучистого теплообмена на наи-

более невыгодно расположенной и наиболее чувствительной к излучению по-

верхности тела человека (голова). Максимально допустимую температуру на-

где гr п– коэффициент облученности с головы человека в сторону панели [10].

47

Полученное значение температуры поверхности панели должно удовле-

творять условиям комфортности.

Пример № 14.

В рамках работы требуется рассчитать температуру поверхности и пло-

щадь теплообмена панели потолочного отопления помещения для следующих условий. Теплопотери помещения составляют Qпом =1371 Вт. Температуры:

внутреннего воздуха tв = 21оС, внутренних поверхностей наружных огражде-

ний, по формуле (4.10), в = 17,9оС. Сопротивление теплопередаче окна Rок = 0,54 м2 оС/Вт. Приведенный коэффициент излучения спр = 4,9 Вт/(м2 оС).

Ориентировочно задаемся температурой поверхности панели п = 37оС.

Определяем коэффициенты облученности с поверхности на поверхность пане-

ли 1 и 2 (рис. 4.1) по рис. I.11 [10].

По пропорциям:

находим 2 = 0,14.

Суммарный коэффициент облученности панели составит:

п-в = 2 = 0,14.

Определим коэффициент полной облученности панели:

2,9 3 0,142

3 4,8

= 2,9 3 2 0,14 1 = 0,44. 3 4,8

с= 4,8

a = 3

в = 2,9

Рис. 4.1. Расчетная схема наружных стен помещения

48

Коэффициенты конвективного и лучистого теплообмена по (4.6) и (4.7):

к = 1,16337 21= 2,81 Вт/(м2 оС),

л = 4,9 0,44·[0,005·(37+17,9)+0,81] = 2,33 Вт/(м2 оС).

Температура поверхности панели составит:

Расхождение составляет менее 1оС. Поэтому пересчет не требуется.

Полученное значение температуры поверхности должно удовлетворять условиям комфортности. Для проверки первого условия комфортности опреде-

лим радиационную температуру помещения относительно человека, стоящего в центре помещения (рис. 4.2, 4.3).

Для полученных значений: r-но = 0,05 2 = 0,10; r-п = 0,044 4 = 0,176.

Для проверки первого условия комфортности необходимо определить ра-

диационную температуру помещения относительно человека, стоящего в цен-

тре рассматриваемого помещения:

tR = 0,1 17,9 +(0,176) 37,4 + (1– 0,1– 0,176) 21 = 23,6 °C

Согласно первому условию комфортности:

tR = 36 – 0,5 21 1,5 = 25,5 1,5 = 24,0 оС

Первое условие комфортности выполняется.

Согласно второму условию комфортности, стр. 89-90 [10]:

допп 19,2 + 8,7/ гr п= 19,2 + 8,7/0,77 = 30,5 °С.

гr п= 1 0,8 xAп 1 0,8 2,94,81,38 0,77.

Второе условие комфортности не выполняется, требуется изменить расчет-

ную температуру поверхности отапливающей панели или принять иной конст-

руктивный вид системы отопления.

49