8732

тепловой инерцией, поэтому момент времени и величина наибольших теплопотерь через них практически совпадают во времени и по величине с минимальной наружной температурой.

Величину Qпом в связи с этим можно представить в виде

Qпом = Qок + Qi, (5.17)

где Qок – наибольшие теплопотери через окна, определяемые по (5.15) при

tн tно Atн .

Qi – сумма теплопотерь через прочие теплопередающие ограждения помещения в момент наибольших теплопотерь через окна.

Рис. 5.1. Определение наибольших теплопотерь помещения в период резкого похолодания: 1 – изменение наружной температуры; 2 – теплопотери помещением, которое складывается из теплопотерь через окна (3), стены и перекрытия (4)

где Qio – теплопотери в начале периода резкого похолодания при tн = tно по формуле (5.15);

Qi – дополнительные теплопотери, соответствующие наружной температуре в момент наибольших теплопотерь через окна.

Разница Δεi между временем наступления максимума теплопотерь через

90

теплоустойчивые ограждения и временем минимума наружной температуры с учетом формулы (4.14) равна

Di – характеристика тепловой массивности, рассчитанная по формуле (4.5) для периода T 4 zр .п ;

– продолжительность резкого похолодания, ч.

По действующим нормам тепловую мощность системы отопления принимают равной сумме теплопотерь через отдельные ограждения,

рассчитанные при tн = tн5, т.е. определенная по нормам установочная мощность системы отопления может заметно отличаться от максимальных теплопотерь помещения. Способы определения расчетных теплопотерь и соответствующие расчетные приемы подробно рассматриваются в курсе «Отопление».

Контрольные вопросы и задания для самостоятельной работы

1.Каким требованиям должна отвечать теплозащитная оболочка зданий?

2.Физический смысл величины градусо-суток отопительного периода.

3.Методика определения величины приведенного сопротивления теплопередаче.

4.Что такое условное сопротивление теплопередаче?

5.Напишите формулу для расчета удельной теплозащитной характеристики здания.

6.Приведите методику для расчета удельной теплозащитной характеристики здания.

7.Укажите санитарно-гигиеническое требование к теплозащитной оболочке здания.

8.Напишите зависимость для определения основных потерь теплоты помещением.

9.Физический смысл коэффициента, учитывающего зависимость положения ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху.

91

10. Через какую ограждающую конструкцию наблюдаются наибольшие

теплопотери в здании?

92

6. ТЕПЛОУСТОЙЧИВОСТЬ ПОМЕЩЕНИЯ

Теплоустойчивостью помещения называется его свойство поддерживать

относительное постоянство температуры при периодически изменяющихся

теплопоступлениях.

6.1. Колебания температуры воздуха и теплопоглощение ограждением

При колебаниях температуры воздуха в помещении около среднего значения изменяются температуры поверхностей ограждений и проходящие через них тепловые потоки. Соотношение между колебаниями теплового потока и температуры на поверхности ограждения определяется ее коэффициентом теплоусвоения Y. Чтобы установить зависимость от температуры воздуха, нужно иметь дополнительную характеристику,

связывающую изменения потока теплоты и температуры воздуха. Такой характеристикой является коэффициент теплопоглощения ограждения В.

Затухание амплитуды колебания температуры воздуха АtВ при переходе тепловой волны от помещения к внутренней поверхности ограждения, на которой амплитуда равна А в :

определяемый по зависимости Y1 Aq .

A в

Индекс у коэффициента теплоусвоения указывает на порядок отсчета слоев в ограждении по направлению движения волны, в данном случае начиная от материального слоя на внутренней стороне ограждения.

93

Подстановка Y1 в формулу (6.1) дает искомое значение коэффициента теплопоглощения В:

Коэффициент теплопоглощения равен отношению амплитуды колебания теплового потока Aq, проходящего через поверхность ограждения, к вызвавшей этот поток амплитуде колебания температуры окружающей поверхность среды.

Как видно из формулы, В имеет размерность Вт/(м2·оС), такую же, как Y и в.

Уравнение (6.2) можно переписать в виде зависимости между сопротивлениями (обратными величинами) теплопоглощению, теплоусвоению и теплообмену:

равно сумме сопротивлений теплоусвоению 1/Y1 и теплообмену 1/ в. Таким образом, при поглощении теплоты поверхностью от воздуха должно быть преодолено сначала сопротивление теплообмену, а затем сопротивление теплоусвоению.

Амплитуда Аq изменения теплового потока, поглощаемого поверхностью

В помещении поверхности всех ограждений поглощают теплоту. В

результате перемешивания воздуха амплитуду колебания его температуры для всех поверхностей в помещении обычно принимают одинаковой, равной Аtв .

В каждый момент времени между количествами теплоты, передаваемой в

94

помещение и поглощаемой всеми его поверхностями, должно быть равенство.

Поэтому амплитуда теплопоступлений в помещение АQn равна амплитуде теплопоглощения всеми поверхностями, т.е.:

где Р – показатель теплопоглощения помещения, равный суммарной теплопоглощательной способности всех поверхностей в помещении:

В действующей нормативной литературе теплоустойчивость в холодный период года не нормируется, однако, имеются следующие рекомендуемые требования к теплоустойчивости помещений в холодный период года.

Требуемая амплитуда колебания результирующей температуры помещения Аtв , оС, в холодный период года не должна превышать:

- при наличии в здании системы центрального отопления и печей непрерывной топки – 1,5 оС;

-при электро-, теплоаккумуляционном отоплении – 2,5 оС;

-при печном отоплении с периодической топкой – 3 оС.

Метод расчета теплоустойчивости помещений в холодный период года состоит в следующем. Расчетную амплитуду колебания температуры воздуха в помещениях жилых и общественных зданий в холодный период года следует определять по формуле:

95

Qо – средняя теплоотдача отопительного прибора, Вт, равная теплопотерям данного помещения;

Аi – площадь i-й ограждающей конструкции, м2;

Вi – коэффициент теплопоглощения поверхности i-го ограждения, Вт/(м2·°С),

определяемый по формуле (6.2).

Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей

где к – коэффициент конвективного теплообмена внутренней поверхности,

Вт/(м2·°С), принимаемый равным для: внутреннего ограждения – 1,2; окна –

3,5; пола – 1,5; потолка – 3,5.

Примечание.

Меньшие значения М соответствуют массивным печам, большие – менее массивным легким печам. При топке печей 2 раза в сутки величину М следует уменьшать в 2,5-3 раза для печей со стенками в 1/2 кирпича, и в 2-2,3 раза – при 1/4 кирпича.

6.2. Прерывистые поступления лучистой и конвективной теплоты

Изменения теплопоступлений любой сложности можно представить в виде ряда прерывистых поступлений, пользуясь методом наложения. Рассмотрение и решение задачи для прерывистых поступлений позволяет определить тепловой режим помещения при любых изменениях подачи теплоты во времени.

96

Прерывистой называют периодическую подачу теплоты (рис. 6.1, а),

математически представлена в форме ряда Фурье – суммы гармоник, имеющих разные амплитуды и периоды. Для ряда в целом, как и для слагаемых гармоник,

справедливы общие закономерности процесса. Это обстоятельство позволило получить общее решение, которое можно использовать в инженерном методе.

Рис. 6.1. Изменения температуры воздуха (б) и температуры внутренней поверхности (в) ограждения под влиянием прерывистых поступлений теплоты (а)

97

При расчете теплоустойчивости помещения необходимо определить

(рис. 6.1, б) отклонения температуры воздуха tв.п и поверхностей ос.п от их средних за период значений при прерывистых поступлениях (обозначено «п»).

Отклонения температуры поверхностей в помещении при прерывистой подаче

Qп лучистой или конвективной теплоты равны:

времени z/Т, для которого определяется величина ос (рис. 6.2). Максимальное повышение температуры ос.п относительно среднего значения соответствует моменту времени окончания подачи теплоты (рис. 6.1, б). Принимаем величину

τос.п за амплитуду Aτос.п колебания температуры поверхностей в режиме

где макс – максимальное значение коэффициента прерывистости, значения которого даны в таблице 6.2.

Таблица 6.2

Полный перепад температуры поверхностей в перерыве между

теплопоступлениями:

где мин – минимальное значение коэффициента прерывистости.

При поступлении только лучистой теплоты изменения tв.п равны по величине ос.п (6.11), (6.12) и (6.13) и совпадают во времени. Время

98

максимального значения температур совпадает с моментом окончания

прерывистой подачи.

99