В.В. Назаревич Расчет теплового баланса здания
.pdf
10
Форма бланка для расчёта теплопотерь
|
Помещения |
|
|
Ограждения |
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициентдля учётанадбавок |
|
||
|
наименование |
t |
странысвета |
наименование |
|
|
|
1 |
, |
|
t |
|
|||
|
|
C,° |
|
|
|
|
|
|
|
R0 |
|
С ° |
|
QТ, |
|
№ |
|
|
|
размеры, |
F0, |
|
|
|
|
|
H, |
|
|||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
Вт |
t- |
|
Вт |
|||
|
|
В |
|
|
м |
м |
|
|
|
|
|
|
B |
|
|
|
|
|
|
|
|
м2 °С |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
9 |
10 |
11 |
|||
|
|
|
С |
НС |
5,45 ×2,7 |
14,71 |
0,89 |
|
39 |
1,25 |
635 |
||||
115 |
Жилая |
20 |
В |
НС |
3,75×2,7 |
12,5 |
0,89 |
|
39 |
1,25 |
540 |
||||
|
комната |
|
В |
ДО |
1,5×1,8 |
2,7 |
|
6,01 |
|
39 |
1,15 |
725 |
|||
|
|
|
- |
ПЛ |
5,2×3,5 |
18,2 |
0,77 |
|
39 |
0,4 |
220 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Итого |
2120 |
Вграфе 5 приняты такие условные обозначения: НС – наружная стена; ВС – внутренняя стена; ДО – окно с двойным остеклением; БД – балконная дверь; ОД – одинарная дверь; ДД – двойная дверь; ПЛ
–пол; ПТ – потолок.
Вграфах 6-10 повторяющиеся расчётные величины для НС не записывают.
Вграфе 7 указывают площади наружных стен, включая проёмы.
3.2. Теплозатраты на нагревание воздуха и материалов
Теплозатраты на нагревание наружного воздуха, поступающего путём инфильтрации в помещение, если не делать специальных расчётов [8], допускается принимать:
-для помещений общественных и производственных зданий 30% основных теплопотерь через ограждения;
-для комнат и кухонь в жилых зданиях определяют по формуле
|
QH = L1ρBcP (tB −tH )FП, |
(14) |
где L = 3 м3 |
(ч м2 ) – нормативный воздухообмен, |
отнесённый к |
1 |
|
|
1м2 пола жилых комнат, который должен быть обеспечен при расчёт-
11
ной температуре наружного воздуха tH ; FП, – площадь жилых комнат, м2; cP – средняя удельная массовая теплоёмкость воздуха, допускается принимать сР =1005 Дж
(кг °С) ; ρВ – плотность воздуха внутри помещений, ρВ =1,27 кг
м3 ; tB ,tH – температуры воздуха, соответственно, внутри и снаружи помещений, °С.
Теплозатраты на нагревание поступающих в помещения снаружи материалов, изделий одежды, транспортных средств массой GМ , кг/с,
определяют по формуле
QМАТ = GМ сР(tB −tМ )B , |
(15) |
где сР – средняя удельная массовая изобарная теплоёмкость мате-
риала Дж/(кг °С) (приложение, табл.8); tM- температура материала, поступающего в помещение, принимают равной температуре наружного воздуха (сыпучих материалов и одежды принимают на 10-15 °С выше), °С; В – коэффициент, учитывающий неравномерность поступления материалов. При равномерном поступлении – В=1, а при неравномерном – В=0,4-0,5.
4. Расчёт теплопоступлений в помещения
При расчёте мощности отопления в тепловой баланс вводят теплопоступления в помещение.
4.1. Теплопоступления от людей
Учитывая интенсивность выполняемой работы и теплозащитные свойства одежды, теплоотдачу одним человеком определяют по формуле
Q |
= β |
и |
β |
од |
(2,5 +10,3v0,5 )(35 −t |
П |
), Вт |
(16) |
ЧЕЛ |
|
|
В |
|
|
где βи – коэффициент, учитывающий интенсивность работы. Для лёгкой работы – 1,0, для средней тяжести – 1,07, для тяжёлой – 1,15;
12
βод – коэффициент, учитывающий теплозащитные свойства одежды. Для лёгкой одежды – 1,0, для обычной – 0,65, для утеплённой – 0,4; vВ- скорость движения воздуха в помещении, м/с [4, 5]. В среднем
допускается принимать: во вспомогательных производственных и жилых помещениях – 0,1-0,15, в производственных помещениях –
0,1-0,3; t П – температура воздуха в помещении, °С.
4.2. Теплопоступления от нагретого оборудования
Теплопоступления от нагретого оборудования определяют по данным технологического проекта или вычисляют теплоотдачу от нагретой поверхности оборудования, если заданы площадь и температура поверхности (печь, воздуховоды, трубы и т.д.)
QПОВ =αПОВ(tПОВ −tП )FПОВ, Дж |
(17) |
где αПОВ – коэффициент, учитывающий лучисто-конвективный теплообмен на нагретой поверхности. Рассчитывается по [4, 5]. В среднем допускается принимать 7-8 Вт/(м2 К).
4.3.Теплопоступления от электрического освещения
иэлектрооборудования
Теплопоступления от электрического освещения и находящегося в помещении электрооборудования определяют по формуле
QЭЛ = kN , Вт (18)
где k – коэффициент, учитывающий фактическое использование электрической мощности, загрузку и одновременность работы оборудования. Принимают по данным технологического проекта (в пределах 0,15-0,95); N – мощность осветительных приборов и силового оборудования, Вт.
4.4.Теплопоступления от стояков горячего водоснабжения
Впомещениях, в которых проходят стояки горячего водоснабжения, от последних выделяется определённое количество тепла, которое следует учитывать в общем тепловом балансе.
13
Количество теплопоступлений в помещения от стояков горячего водоснабжения определяют по усреднённой величине перепадов температур и диаметров труб. В практических расчетах величины теплопоступлений можно принимать при температурах: горячей воды в стояках tГ = +550 С, а внутри помещения tB = +200 С от труб диамет-
ром:15 мм-20 Вт/м; 20 мм-23 Вт/м; 25 мм – 27 Вт/м; 32 мм – 30 Вт/м.
5. Тепловой баланс помещения
Тепловой режим в помещениях поддерживается круглосуточно в течение всего отопительного сезона в соответствии с требованиями теплового комфорта и технологических процессов. Для этого одни помещения постоянно отапливают, в других тепловой режим поддерживается производственными тепловыми процессами и к дополнительному обогреванию не прибегают.
Чтобы определить требуемую мощность отопления, составляется тепловой баланс помещений, т.е. суммируются все теплопотери и теплопоступления. Если теплопотери превышают внутренние тепловыделения, то принимается решение о необходимости отопления, и мощность отопления равна мощности дефицита тепла. Уравнение расчёта тепловой мощности отопления можно представить в виде
QOT = ∑QПОТ −∑QПОСТ , Вт |
(19) |
где QОТ – мощность отопительной системы, Вт; |
QПОТ – суммар- |
ные теплопотери из помещения, Вт; QПОСТ – суммарные внутренние теплопоступления, Вт.
В производственных помещениях с циклическим режимом работы комфортные тепловые условия следует поддерживать только в рабочее время. В нерабочее время в этих помещениях с целью экономии следует поддерживать нужную температур в пределах 5°С, обеспечивающую сохранность оборудования и систем отопления.
6. Расчёт удельных тепловых характеристик здания
Теплотехнический расчёт в конечном итоге сводится к определению удельных тепловых характеристик зданий. Эта величина харак-
14
теризует средний расход тепла на отопление 1 м3 здания по наружному обмеру при перепаде температур между наружным воздухом и воздухом внутри помещения в 1 °С.
qP = |
QOT |
, Вт |
(м3 |
°С) |
(20) |
|
VH (tB −tH ) |
||||||
|
|
|
где q P – расчётная тепловая характеристика здания, Вт/(м3 °С); VH – объём здания по наружному периметру, м3; tB , tH – температуры воз-
духа соответственно внутри и снаружи, °С.
Расчётные значения должны соответствовать табличным значе-
ниям [2, 3, 4, 5].
7.Анализ результатов расчёта
Вжилых и общественных зданиях удельные теплопотери через наружные ограждения ограничены нормами.
Так, средние по жилому зданию теплопотери не должны превышать: через вертикальные ограждения, с учётом световых проёмов
–70 Вт/м2, через перекрытия – 35 Вт/м2 и через цокольные перекры-
тия – 17,5 Вт/м2.
Если результаты расчёта получились выше допустимых величин, расчёт следует пересмотреть и принять соответствующее решение.
15
Приложение
Таблица 1
Минимальные значения сопротивления теплопередаче для зданий строительства до 1 июля 1996 года
|
|
Приведённое сопротивление теплопередаче ограждаю- |
|||||
|
|
|
щих конструкций RТР,м2 |
°С/Вт |
|
||
|
Градусо- |
|
|
0 |
|
|
|
Здания и |
сутки ото- |
|
покрытий |
перекрытий |
|
|
|
пительного |
|
|
окон и |
|
|||
помещения |
|
и пере- |
чердачных, над |
|
|
||
периода, |
стен |
|
балкон- |
фона- |
|||
|
°С сут |
крытий |
холодными |
|
ных |
рей |
|
|
|
над про- |
подпольями и |
|
|||
|
|
|
ездами |
подвалами |
|
дверей |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Жилые, лечебно- |
2000 |
1,2 |
1,8 |
1,6 |
|
0,35 |
0,25 |
4000 |
1,6 |
2,5 |
2,2 |
|
0,40 |
0,30 |
|
профилактические |
|
||||||
6000 |
2,0 |
3,2 |
2,8 |
|
0,45 |
0,35 |
|
и детские учреж- |
|
||||||
8000 |
2,4 |
3,9 |
3,4 |
|
0,50 |
0,40 |
|
дения, школы, ин- |
|
||||||
10000 |
2,8 |
4,6 |
4,0 |
|
0,55 |
0,45 |
|
тернаты |
|
||||||
12000 |
3,2 |
5,3 |
4,6 |
|
0,60 |
0,50 |
|
|
|
||||||
Общественные, |
2000 |
1,0 |
1,6 |
1,4 |
|
0,33 |
0,23 |
кроме указанных |
|
||||||
выше, админист- |
4000 |
1,4 |
2,3 |
2,0 |
|
0,38 |
0,28 |
ративные и быто- |
6000 |
1,8 |
3,0 |
2,6 |
|
0,43 |
0,33 |
вые, за исключе- |
8000 |
2,2 |
3,7 |
3,2 |
|
0,48 |
0,38 |
нием помещений с |
10000 |
2,6 |
4,4 |
3,8 |
|
0,53 |
0,43 |
влажным или мок- |
12000 |
3,0 |
5,1 |
4,4 |
|
0,58 |
0,48 |
рым режимом |
|
|
|
|
|
|
|
|
2000 |
0,8 |
1,4 |
1,2 |
|
0,21 |
0,19 |
Производственные |
4000 |
1,1 |
1,8 |
1,5 |
|
0,24 |
0,22 |
6000 |
1,4 |
2,2 |
1,8 |
|
0,27 |
0,25 |
|
с сухим и нор- |
|
||||||
8000 |
1,7 |
2,6 |
2,1 |
|
0,30 |
0,28 |
|
мальным режимом |
|
||||||
10000 |
2,0 |
3,0 |
2,4 |
|
0,33 |
0,31 |
|
|
12000 |
2,3 |
3,6 |
2,7 |
|
0,36 |
0,34 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечания: 1. Промежуточные значения R0ТР следует определять
интерполяцией.
2. Данные таблицы следует применять для вновь строящихся зданий высотой до 3-х этажей, а также для реконструируемых и капитально ремонтируемых, независимо от этажности.
16
Таблица 2
Минимальные значения сопротивления теплопередаче для зданий строительства с 1 января 2000 года
|
|
|
Приведённое сопротивление теплопередаче |
||||
|
Градусо- |
ограждающих конструкций R0ТР , м2 0 C / Вт |
|||||
Здания и |
сутки ото- |
|
|
покрытий |
перекрытий |
|
|
помещения |
пительного |
|
|
и пере- |
чердачных, |
окон и |
|
|
периода, |
стен |
|
крытий |
над холод- |
балконных |
фонарей |
|
°С сут |
|
|
над про- |
ными под- |
дверей |
|
|
|
|
|
польями и |
|
||
|
|
|
|
ездами |
подвалами |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Жилые, лечеб- |
2000 |
2,1 |
|
3,2 |
2,8 |
0,35 |
0,25 |
но- |
|
||||||
4000 |
2,8 |
|
4,2 |
3,7 |
0,40 |
0,30 |
|
профилактиче- |
|
||||||
6000 |
3,5 |
|
5,2 |
4,6 |
0,45 |
0,35 |
|
ские и детские |
|
||||||
8000 |
4,2 |
|
6,2 |
5,5 |
0,50 |
0,40 |
|
учреждения, |
|
||||||
10000 |
4,9 |
|
7,2 |
6,4 |
0,55 |
0,45 |
|
школы, интер- |
|
||||||
12000 |
5,6 |
|
8,2 |
7,3 |
0,60 |
0,50 |
|
наты |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Общественные, |
|
|
|
|
|
|
|
кроме указан- |
2000 |
1,6 |
|
2,4 |
2,0 |
0,33 |
0,23 |
ных выше, ад- |
|
||||||
министратив- |
4000 |
2,4 |
|
3,2 |
2,7 |
0,38 |
0,28 |
ные и бытовые, |
6000 |
3,0 |
|
4,0 |
3,4 |
0,43 |
0,33 |
за исключением |
8000 |
3,6 |
|
4,8 |
4,1 |
0,48 |
0,38 |
помещений с |
10000 |
4,2 |
|
5,6 |
4,8 |
0,53 |
0,43 |
влажным или |
12000 |
4,8 |
|
6,4 |
5,5 |
0,58 |
0,48 |
мокрым режи- |
|
|
|
|
|
|
|
мом |
|
|
|
|
|
|
|
|
2000 |
1,4 |
|
2,0 |
1,4 |
0,21 |
0,19 |
Производст- |
4000 |
1,8 |
|
2,5 |
1,8 |
0,24 |
0,22 |
венные с сухим |
6000 |
2,2 |
|
3,0 |
2,2 |
0,27 |
0,25 |
и нормальным |
8000 |
2,6 |
|
3,5 |
2,6 |
0,30 |
0,28 |
режимом |
10000 |
3,0 |
|
4,0 |
3,0 |
0,33 |
0,31 |
|
12000 |
3,4 |
|
4,5 |
3,4 |
0,36 |
0,34 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечание. Промежуточные значения R0ТР следует определять интерполяцией.
17
Таблица 3
Значения коэффициента n в формуле расчёта требуемого сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций
Ограждающие конструкции |
Коэффициент n |
Наружные стены и покрытия (в том числе вентилируемые наружным воздухом), перекрытия
чердачные (с кровлей из штучных материалов) 1 и над проездами; перекрытия над холодными (без ограждающих стенок) подпольями в северной строительно-климатической зоне
Перекрытия над холодными подвалами, сообщающимися с наружным воздухом; перекрытия
чердачные (с кровлей из рулонных материалов); 0,9 перекрытия над холодными (с ограждающими стенками) подпольями и холодными этажами в северной строительно-климатической зоне
Перекрытия над неотапливаемыми подвалами |
0,75 |
|
со световыми проёмами в стенах |
||
|
Перекрытия над неотапливаемыми подвалами без световых проёмов в стенах, расположенные 0,6 выше уровня земли
Перекрытия над неотапливаемыми техническими подпольями, расположенными ниже уровня 0,4 земли
18
Таблица 4
Нормативный температурный перепад между температурой воздуха внутри помещения и температурой внутренней
поверхности ограждения
Здания и помещения |
Нормируемый температурный перепад ∆tн, 0С, для |
|||
|
наружных стен |
покрытий и |
перекрытий над |
|
|
|
чердачных пе- |
проездами, |
|
|
|
рекрытий |
подвалами и |
|
|
|
|
подпольями |
|
Жилые, лечебно- |
|
|
|
|
профилактические |
|
|
|
|
и детские учреж- |
4,0 |
3,0 |
2,0 |
|
дения, школы, ин- |
|
|
|
|
тернаты |
|
|
|
|
Общественные, |
|
|
|
|
кроме указанных в |
|
|
|
|
п.1, администра- |
|
|
|
|
тивные и бытовые, |
4,5 |
4,0 |
2,5 |
|
за исключением |
||||
|
|
|
||
помещений с |
|
|
|
|
влажным или |
|
|
|
|
мокрым режимом |
|
|
|
|
Производственные |
tв-tр, |
0,8 (tв-tр), |
|
|
с сухим и нор- |
2,5 |
|||
мальным режима- |
но не более 7 |
но не более 6 |
||
|
||||
ми |
|
|
|
|
Производственные |
|
|
|
|
и другие помеще- |
(tв-tр) |
0,8 (tв-tр) |
|
|
ния с влажным |
2,5 |
|||
или мокрым ре- |
|
|
|
|
жимом |
|
|
|
|
Обозначения принятые в табл.4:
tв – расчётная температура внутреннего воздуха в помещение; tр – температура точки росы, °С, при расчётной температуре и относительной влажности внутреннего воздуха, принимаемым по ГОСТ 12.1.005-88, СНиП 2.04.05 91 и нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений.
19
Таблица 5
Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения
Внутренняя поверхность |
Коэффициент теплоотдачи |
||||
ограждающих конструкций |
αв, Вт/(м2°С) |
||||
|
|
|
|
||
Стен полов, гладких потолков, по- |
|
||||
толков с выступающими рёбрами |
|
||||
при отношении высоты h рёбер к |
8,7 |
||||
расстоянию a между гранями со- |
|||||
седних рёбер |
h |
≤ 0,3 |
|
||
|
|
||||
|
a |
|
|||
Потолков с выступающими рёбра- |
|
||||
|
|
|
h |
7,6 |
|
ми при отношении |
|
> 0,3 |
|
||
a |
|
||||
Зенитных фонарей |
9,9 |
||||
|
|
|
|
|
|
Примечание. Коэффициент теплоотдачи αв внутренней поверхности ограждающих конструкций животноводческих и птицеводческих зданийследует принимать в соответствии со СНиП
2.10.03-84.