Теплопоступления от солнечной радиации, через световые проемы и через покрытия учитываются в тепловом балансе для теплого периода года, для наиболее жаркого месяца года и расчетного времени суток.
Расчетным часом суток для выбора воздухообмена является час, когда ожидаются самые большие теплоизбытки в помещении, т.е. когда наиболее суммарные теплопоступления от солнечной радиации и прочих источников теплопоступлений. Час максимальных тепловыделений по технологическим условиям указывается в задании на разработку проекта.
А.Теплопоступления от солнечной радиациичерез световые проемы
Максимальные теплопоступления от солнечной радиации через окна, фонари, витражи, остекленные части балконных и входных дверей в здание Qcp, кДж/ч, происходят в периоды максимального солнечного облучения наружной поверхности соответствующего ограждения. Эти поступления теплоты складываются из тепла солнечной радиации, непосредственно прошедшей через остекленную часть конструкции ограждения Qп.р, и из теплового потока за счет теплопередачи через заполнение Qтп
|
|
При проектировании вентиляции, в том числе и с (адиабатическим) охлаждением приточного воздуха, поступление тепла в помещение за счет солнечной радиации и разности температур наружного и внутреннего воздуха, через световые проемы Qс.р, кДж/ч, следует определить по формуле:
Qс.р = Qп.р + Qт.п, (2.7)
Первое слагаемое этой суммы находим по формуле
Qп.р = 3.6·(qп · Kинс + qр · Kобл) · Aок · β1 · β2 · β3, (2.8)
где qп, qр — максимальная интенсивность прямой и рассеянной солнечной радиации, падающей на светопроем, Вт/м2. В зависимости от географической широты района строительства и ориентации ограждения определяется по [17] или табл. 2.4; Аок — площадь светопроема, м2; β1 — коэффициент теплопропускания окон с учетом затенения непрозрачной частью (переплетами) заполнения светопроема, определяется по [17] или табл. 2.5; β2 —коэффициент теплопропускания прозрачной частью заполнения светопроема, определяется по [17] или табл. 2.6; β3 — коэффициент теплопропускания нестационарными солнцезащитными устройствами, определяется по [17] или табл. 2.7; Кобл — коэффициент облучения поверхности светопроема рассеянной радиацией Кобл = 0,85; Кинс —коэффициент инсоляции, учитывающий долю прошедшего потока падающей на вертикальный световой проем прямой солнечной радиации после затенения наружными козырьками или вертикальными ребрами. При отсутствии козырьков о вертикальных ребер Кинс =1
Таблица 2.4.
Максимальная солнечная радиация (прямая qп / рассеянная qр)
на горизонтальную и различно ориентированные вертикальные поверхности
|
|
при безоблачном небе в июле, Вт/м2
Географическая широта, град.с.ш | Горизонтальная поверхность | Ориентация по сторонам света вертикальной поверхности | ||||
южная | юго- восточная и юго- западная | восточная и западная | северо- восточная и северо- западная | северная | ||
778/140 | 257/110 | 425/146 | 561/179 | 428/154 | 104/95 | |
761/133 | 314/114 | 467/148 | 579/177 | 424/149 | 125/80 | |
733/133 | 370/120 | 497/151 | 590/175 | 437/133 | 141/75 | |
719/133 | 424/123 | 521/154 | 607/174 | 449/131 | 155/73 | |
691/126 | 479/124 | 551/145 | 621/165 | 460/125 | 159/71 | |
663/105 | 534/123 | 579/137 | 632/149 | 469/116 | 165/68 | |
628/91 | 582/121 | 622/135 | 655/145 | 490/101 | 170/65 | |
607/91 | 637/121 | 663/134 | 669/143 | 541/106 | 186/60 |
Таблица 2.5.
Коэффициенты теплопропускания окна β1 с учетом затенения
непрозрачной частью заполнения светопроема
№ п/п | Конструкция переплета | β1 | |
для деревян- ного и ПВХ переплета | для метал- лического переплета | ||
Одинарный переплет | 0,8 | 0,9 | |
Однокамерный стеклопакет | 0,8 | 0,9 | |
Двухкамерный стеклопакет | 0,78 | 0,85 | |
Спаренный переплет | 0,75 | ― | |
Однокамерный стеклопакет и раздельный переплет | 0,75 | ― | |
Двухкамерный стеклопакет и раздельный переплет | 0,73 | ― | |
Раздельный переплет двойного остекления | 0,65 | 0,8 | |
Раздельно-спаренный переплет | 0,5 | 0,7 | |
Два однокамерных стеклопакета в спаренных переплетах | 0,7 | ― | |
Два однокамерных стеклопакета в раздельных переплетах | 0,6 | ― | |
Два спаренных переплета в раздельных переплетах | 0,5 | ― |
Таблица 2.6.
Коэффициент теплопропускания β2 прозрачной частью
заполнения светопроема
№ п/п | Заполнение проема* | β2 |
Одинарное остекление из обыкновенного стекла: | ||
толщиной 2,5 – 3,5 мм | 0,95 | |
толщиной 4 – 6 мм | 0,9 | |
толщиной 8 – 12 мм | 0,855 | |
из стекла толщиной 2,5 – 3,5 мм с твердым или мягким селективным покрытием | ||
Двойное остекление из обыкновенного стекла: | ||
толщиной 2,5 – 3,5 мм | 0,85 | |
толщиной 4 – 6 мм | 0,76 | |
из стекла толщиной 2,5 – 3,5 мм с твердым или мягким селективным покрытием | 0,57 | |
из органического стекла для зенитных фонарей | 0,9 | |
Тройное остекление из обыкновенного стекла: | ||
толщиной 2,5 – 3,5 мм | 0,76 | |
толщиной 4 – 6 мм | 0,66 | |
из стекла толщиной 2,5 – 3,5 мм с твердым или мягким селективным покрытием | 0,51 | |
из органического стекла для зенитных фонарей | 0,83 | |
Четверное остекление из обыкновенного стекла: | ||
толщиной 2,5 – 3,5 мм | 0,72 | |
из стекла толщиной 2,5 – 3,5 мм с твердым или мягким селективным покрытием | 0,48 | |
Профильное стекло коробчатого сечения | 0,75 | |
Блоки стеклянные пустотные с шириной швов 6 мм: | ||
размером 194×194×98 | 0,65 | |
244×244×98 | 0,7 |
*Заполнение стеклопакета аргоном не влияет на его лучепропускающую способность
Таблица 2.7.
Коэффициент теплопропускания β3 солнцезащитными устройствами
Солнцезащитные устройства | Β3 |
А. Наружные: | |
штора или маркиза из светлой ткани | 0,15 |
штора или маркиза из темной ткани | 0,20 |
ставни-жалюзи с деревянными пластинами | 0,10/0,15 |
шторы-жалюзи с металлическими пластинами | 0,15/0,20 |
Б. Межстекольные непроветриваемые: | |
шторы-жалюзи с металлическими пластинами | 0,30/0,35 |
штора из светлой ткани | 0,25 |
штора из темной ткани | 0,40 |
В. Внутренние: | |
шторы-жалюзи с металлическими пластинами | 0,60/0,70 |
штора из светлой ткани | 0,40 |
штора из темной ткани | 0,80 |
Примечания: 1. Коэффициенты теплопропускания даны дробью: в числителе – для жалюзи с пластинами под углом 45о, в знаменателе – для жалюзи с пластинами под углом 90о к плоскости проема.
2. Коэффициенты теплопропускания межстекольными проветриваемыми солнцезащитными устройствами в два раза ниже приведенных коэффициентов для межстекольных непроветриваемых устройств.
Теплопоступления через заполнения светопроемов за счет теплопередачи в результате разности температур и нагрева стекол солнцем определяется только в том случае, если температура воздуха в помещение ниже наружной. В курсовом проекте температура воздуха в расчетных помещениях принимается выше наружной, поэтому расчет второго слагаемого в формуле (2.7) не требуется.
|
|
Пример 2.3. Определить теплопоступление солнечной радиации через четыре окна в помещении, расположенное на 56о с.ш., заполнение световых проемов ориентировано на ЮЗ. Остекление окон одинарное в металлических переплетах, толщина стекла δ = 2,5 мм. Размеры окон: высота 1,8 м, ширина 2 м..
Решение. Теплопоступление солнечной радиации, непосредственно прошедшей через остекленную часть конструкции Qп.р определяется по формуле (2.8):
Qп.р = 3,6·(qп · Kинс + qр · Kобл) · Aок · β1 · β2 · β3 = 3,6·(551·1+145·0,85) ·3,6·0,9·0,95·1= 7471 Кдж/ч.
Здесь qп = 551 Вт/м2 и qр = 145 Вт/м2 определены по табл. 2.4 при географической широте района строительства 56о с.ш. и юго-западной ориентации.
Aок = 1,8·2 = 3,6 м2;
β1 = 0,9 по табл. 2.5 дляодинарного переплета;
β2 = 0,95 по табл. 2.6 для одинарного остекления из обычного стекла толщиной
2,5-3,5 мм;
β3 = 1, так как никаких нестационарных солнцезащитных устройств не предусмотрено.
Б. Теплопоступление через покрытие
Поступление тепла в помещение в теплый период года, через совмещенные покрытия зданий и сооружений для любого расчетного часа суток Qт.п, кДж/ч, определяется по формуле:
Qт.п =3,6· (tусл – tв)· Аогр · K = 3,6· · Аогр · K, (2.11)
где tн — расчетная температура наружного воздуха, °С; qп, qр — максимальная интенсивность прямой и рассеянной солнечной радиации, падающей на горизонтальную поверхность, Вт/м2. В зависимости от географической широты района строительства определяется по табл. 2.4; Аогр — площадь покрытия, м2; Р —коэффициент поглощения солнечной радиации наружной поверхностью покрытия: для асфальтового покрытия ρ = 0,9; для рубероида с алюминиевой покраской Р = 0,5; с серой песчаной посыпкой Р = 0,9; с красной песчаной посыпкой Р = 0,95; для толи Р = 0,85; для шифера серебристо-серого Р = 0,75; tу — расчетная температура удаляемого воздуха под перекрытием, °С; К — коэффициент теплопередачи покрытия, К = 1/Rо, Вт/(м2 · °С); α н — коэффициент теплоотдачи наружной поверхностью покрытия, Вт/м2, определяется по формуле:
|
|
α н = 1,16 · (5 + 10· ), (2.12)
где — расчетная скорость ветра, м/с, для теплого периода, принимается по [6] или прил.1; R о – сопротивление теплопередачи заполнения светопроема, (м2∙оС/Вт), определяемое теплотехническим расчетом или принимается не менее нормируемых значений сопротивления теплопередачи заполнения светопроема R норм: R норм, - определяется в зависимости от градусо-суток отопительного периода района строительства (табл. 4 [8]).
Градусо-сутки отопительного периода, ГСОП, определяют по формуле
ГСОП = (tв-tср.от.п)∙Zот, (2.13)
где tв – расчетная температура воздуха в помещении, оС; tср.от.п – средняя температура отопительного периода, оС, принимается по [10] или прил.1; Zот - продолжительность отопительного периода в сутках, принимается по [10] или прил.1.
Тогда R норм определяется по формулам:
для жилых, лечебно-профилактических и детских учреждений, школ, интернатов, гостиниц и общежитий
R норм = 2,2 + 0,0005×ГСОП. (2.14)
для общественных, кроме указанных выше, административных и бытовых, производственных и других зданий и помещений
R норм = 1,6 + 0,0004×ГСОП. (2.15)
Параметры удаляемого воздуха являются функцией параметров воздуха в рабочей зоне помещения (высотой 1,5 м от пола), высоты помещения и интенсивности выделения тепла и влаги в помещении.
Температура, удаляемого воздуха может быть определена по формуле:
tу = tв + grad t (Hп - 1,5), (2.16)
где Hп – высота помещения, м; grad t – температурный градиент, принимается в зависимости от теплонапряженности помещения по [5] или по табл. 2.8.
Таблица 2.8.
Градиенты температуры воздуха по высоте помещений жилых
и общественных зданий
Удельные избытки явного тепла | grad t | |
кДж/(м3∙ч) | ккал/(м3∙ч) | |
Более 80 | Более 20 | 0,8 ÷ 1,5 |
40 – 50 | 10 – 20 | 0,3 ÷1,2 |
Менее 40 | Менее 10 | 0,0 ÷ 0,5 |
Пример 2.4. Определить теплопоступления от солнечной радиации через покрытие площадью F = 60 м2, для общественного здания (г. Рязань, географическая широта 56 ос.ш.). Исходные данные: tв = 20 0С; tср.от.п = -3,5 0С; Zот = 208 сут.; = -27 0С; = 15,2 0С; =22,80С; = 3 м/с; Iср = 327 Вт/м2; Р= 0,9. Высота помещения 3м.
Решение. Определяем градусо-сутки отопительного периода по формуле 2.13. ГСОП = [20- (-3,5)]∙208 = 4888. Сопротивление теплопередачи покрытия по формуле 2.15 составит: R о = R пр = 1,6 + 0,0004×4888 = 3,56 м2∙оС/Вт. Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, по формуле 2.12 αн = 8,7 + 2,6×3 = 16,5 Вт/(м2∙0С).
Температура уходящего воздуха под перекрытием по формуле 2.16 t ух = 20+1,1(3-1,5) = 21,65 0С.
Теплопоступления солнечной радиации за счет теплопередачи через покрытие при параметрах А наружного воздуха по формуле 2.11 составит:
Qт.п =3,6· · Аогр · K = 3,6· ·60·1/3,56 = 3075 кДж/ч.
Здесь qп = 691 Вт/м2 и qр = 126 Вт/м2 найдены по табл. 2.4 при географической широте 56о с.ш. для горизонтальной поверхности.