Составляющие тепловой нагрузки на системы отопления-охлаждения

Тепловая нагрузка на системы отопления- охлаждения складывается из тепло­вых потоков, поступающих через наружные ограждения и от внутренних источников. Через наружные ограждения проходят:

-трансмиссионный тепловой поток за счет разности наружной и внутренней темпера­туры;

-тепловой поток с инфильтрационным воздухом, проходящем через окна; -теплопоступления от солнечной радиации.

5.2.1. Трансмиссионный тепловой поток, проходящий через наружные ог­раждения

С точки зрения теплопередачи наружные ограждения можно разделить на две группы: массивные непрозрачные и немассивные лучепрозрачные. Из-за изменения во времени граничных условий процессы передачи тепла через ограждения носят не­стационарный характер.

С учетом суточной периодичности изменения параметров наружного климата можно говорить о суточном ходе тепловых потоков, проходящих через наружные ограждения. При этом величину теплового потока можно представить в виде суммы

, (5.1)

где:-среднесуточная величина потока, Вт;-изменяющееся во времени су­

ток отклонение теплового потока от среднесуточного, Вт.

Массивные ограждения обладают способностью гасить колебания теплово­го потока, проходящего через его толщу из наружной среды.. При гармоническом изменении температуры наружной среды отклонение теплового потока на внутрен­ней поверхности ограждения от среднесуточного значения равно

(5.2)

где-коэффициент затухания колебаний теплового потока;-отклонение

теплового потока на наружной поверхности от среднесуточного значения.

Рис.5.1.Коэффициент затухания тепловых потоков в мас­сивных ограждениях

На рис. 5.1 показаны результаты расчета коэф­фициента затухания тепловых потоков, проходя­щих через некоторые наружные ограждения. Как видно из рис.5.1, даже при минимальном значе­нии толщины ограждений величина затухания оказывается больше 10. Для современных много­слойных конструкций наружных стен с эффективными теплоизоляционными мате­риалами в условиях действующих норм теплозащиты показатель тепловой инерции D составляет более 5. Из рис.5.1 видно, что затухание при такой величине D велико для стен, а тем более для перекрытий.

Сказанное свидетельствует о том, что суточное отклонение тепловых трансмисси­онных тепловых потоков, проходящих через массивные ограждения, практически не­ощутимо и его не следует учитывать в расчетах. Замечание справедливо тем более, что величина суточного колебания трансмиссионного теплового потока на наружной поверхности мала по сравнению с другими составляющими тепловой нагрузки на системы отопления-охлаждения помещения. Об этом также свидетельствуют данные рис.5.2, на котором представлены результаты расчета колебания температуры на внешней и внутренней поверхности наружной стены (рис.5.2. а) и бесчердачного по­крытия (рис.5.2. б). Расчеты проводились для условий жаркого климата и учитывали поглощение наружной поверхностью ограждения тепла солнечной радиации. Как видно из рис.5.2., существенное колебание тепловых потоков, проходящих через на­ружную поверхность ограждения практически полностью затухают.

Подводя итог сказанному, приведем формулу для расчета трансмиссионного

теплового потока, проходящего через массивные ограждения QТР в Вт(5.3)

где:

-коэффициент теплопередачи массивного ограждения, Вт/м2град;

-площадь ограждения,м2;

- среднесуточная условная температура по формуле (4.4);

Лучепрозрачные ограждения имеют малую массу и тепловую емкость, поэтому нестационарностью процесса переноса тепла в них можно пренебречь. Это обстоя­тельство подтверждено исследованиями, проведенными в НИИСФ, которые показали расхождение величины температуры поверхности стекла с учетом нестационарности и без ее учета всего 3-5%.

Комплексный процесс переноса тепла и воздуха через конструкцию окна обычно расчленяют на элементарные. Наибольший вклад в величину общего сопротивления теплопередаче окна R0 вносят сопротивление теплообмену на внутренней поверхно­сти Re и воздушной прослойки в межстекольном пространстве Rm. Расчеты пока­зывают, что значения сопротивления теплопередаче окон относительно постоянны. Для обычного остекления в спаренном переплете среднее значение Ro = 0,335 м 0С/Вт, причем RB = 0,094 (28 %), а RBh= 0,172 (51 %).

Для конструкций окон с стеклопакетами сопротивление теплопередаче больше, чем у обычного остекления. В табл.5.1 приведены данные НИИСФ о результатах ис­пытаний стеклопакетов, изготовленных на Борском стекольном заводе.

Существенно повысить сопротивление теплопередаче окон можно, используя специальные теплоотражающие стекла с заполнением межстекольного пространства инертным газом.

В пределах оконного откоса возникает двухмерное распределение температуры и соответственно увеличивается (по сравнению с гладью стены) тепловой поток, про­ходящий через откос. Этот фактор учитывают с помощью приведенного сопротивле­ния теплопередачи окон, которое оказывается меньше сопротивления теплопередаче конструкции на 11 % для обычных окон со спаренными переплетами и на 4 % - для окон с раздельными переплетами.