Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции

НОРМАТИВНЫЙ МЕТОД РАСЧЕТА ТЕПЛОПОТЕРЬ ЧЕРЕЗ ОГРАЖДАЮЩИЕ КОНСТРУКЦИИ

Лекция 8. Цель лекции: Расчет основных и дополнительных теплопотерь через различные ограждающие конструкции.

Расчетные теплопотери через ограждения определяются по формуле, учитывающей основные теплопотери при стационарном режиме и дополнительные, определяемые в долях единицы от основных:

Q_огр = å(F_i / R_оi^пр)(t_п - t_н) n_i (1 + åb_i), (6.1)

где R_оi^пр – приведенное сопротивление теплопередаче ограждения, учитывающее неоднородность слоев в толщине конструкции стены (пустоты, ребра, связи);

n_i – коэффициент, учитывающий фактическое понижение расчетной разности температур (t_п - t_н) для ограждений, которые отделяют отапливаемое помещение от неотапливаемого (подвал, чердак и др.). Определяется по СНиП «Строительная теплотехника»;

b_i – коэффициент, учитывающий дополнительные теплопотери через ограждения;

F_i – площадь ограждения;

t_п – температура помещения, при расчетах в условиях конвективного отопления принимают t_п = t_в, которая дается в СНиП для рабочей зоны высотой до 4 м. В производственных помещениях высотой более 4 м в связи с неравномерностью температуры по высоте принимают: для пола и вертикальных ограждений на высоту до 4 м от пола – нормируемую температуру в рабочей зоне t_р.з; для стен и окон, расположенных выше 4 м от пола – среднюю температуру воздуха по высоте помещения: t_ср = (t_р.з + t_в) / 2; для покрытия и световых фонарей – температуру воздуха в верхней зоне t_в.з (при воздушном отоплении на 3 ^оС выше температуры в рабочей зоне); в других случаях: t_в.з = t_р.з + D(h - 4);

t_н = t_н.5 – расчетная температура наружного воздуха на отопление.

Теплообмен между соседними помещениями учитывается только при разности температур в них на 3 и более градуса.

6.1.1 Определение температуры в неотапливаемом помещении

Обычно температуру в неотапливаемых помещениях для определения теплопотерь не рассчитывают. (Теплопотери определяют по приведенной выше формуле (6.1) с учетом коэффициента n).

При необходимости, эта температура может быть определена из уравнения теплового баланса:

Теплопотери из отапливаемого в неотапливаемое помещение:

Q₁ =å(F₁ / R₁) (t_в - t_нх);

Теплопотери из неотапливаемого помещения:

Q₂ =å(F₂ / R₂) (t_нх - t_н);

Можно считать, что Q₁ = Q₂. Тогда:

, (6.2)

где t_нх – температура неотапливаемого помещения (тамбура, подвала, чердака, фонаря);

å R₁,åF₁ – коэффициенты сопротивления теплопередаче и площади внутренних ограждений (стена, дверь);

å R₂,åF₂ – коэффициенты сопротивления теплопередаче и площади наружных ограждений (наружных дверей, стен, потолка, пола).

6.1.2 Определение расчетной поверхности ограждения

Площадь ограждения и линейные размеры ограждений вычисляются на основании нормативных указаний, которые при использовании простейших формул дают возможность учитывать в определенной мере сложность процесса теплопередачи.

Схема обмера ограждений показания на рисунке 6.1.

6.1.2 Частные случаи определения потерь тепла

а) Расчет теплопотерь через неутепленные полы

Неутепленными считают полы, расположенные непосредственно на грунте, и такие, конструкция которых независимо от толщины состоит из слоев материалов, коэффициент теплопроводности которых l ³ 1,163Вт / (м² К).

Учитывая небольшой удельный вес теплопотерь через пол в общих теплопотерях помещения, применяют упрощенную методику расчета. Поверхность пола делят на зоны шириной 2 м, параллельно линии наружной стены и нумеруют от наружной стены. Расчет ведут по формуле (6.1), принимая: n_i (1 + åb_i) = 1.

Ro^пр принимают: для I зоны R_нп = 2.1; для II зоны R_нп = 4.3; для III зоны R_нп = 8,6; для IV зоны R_нп =14,2 К м² /Вт.

Поверхность пола в I зоне в углу учитывается дважды, т. к. имеет повышенные теплопотери.

Схема разбивки на зоны дана на рисунке 6.2.

б) Определение теплопотерь через полы на лагах и утепленные полы

Теплопотери расчитывают также по зонам, но с учетом воздушной прослойки (d=150 – 300 мм и R_вп =0,24 К м²/Вт), а условное сопротивление каждой зоны определяют по формуле:

R_л = 1,18 R_уп, (6.3)

где R_у.п - термическое сопротивление утепленного пола,

R_у.п = R_н.п + åd_ус / l_ус; (6.4)

в) Определение потерь тепла через ограждения при конденсации водяных паров на них

В помещениях с высокой относительной влажностью (бани, прачечные, бассейны и некоторые цехи промышленных предприятий) возникает конденсация водяных паров, которая неустранима. При этом теплопотери увеличиваются на величину Q_в = В r,

где В – количество конденсирующегося пара;

r – скрытая теплота парообразования.

То есть общие теплопотери увеличиваются за счет увеличения температуры поверхности и коэффициента теплоотдачи, и теплопотери определяют по формуле:

Q_к = К_к F (t_в - t_н) n (1 + åb). (6.5)

Коэффициент К_к определяется при a_в+к = 15 Вт /(м² К).
6 .2 Добавочные теплопотери через ограждения

Основными теплопотерями (при b = 0) не учитываются: влияние инфильтрации, действие солнечной радиации, излучение поверхностями ограждений в сторону небосвода, изменение температуры по высоте, врывания холодного воздуха через открываемые проемы. Эти дополнительные потери учитываются добавками:

1) добавка на ориентацию по сторонам горизонта для всех наружных вертикальных и наклонных ограждений принимается в соответствии со схемой на рисунке 6.3.

При наличии двух или более наружных стен у помещения добавки на ориентацию по сторонам горизонта увеличивают:

а) для общественных, административно-бытовых и производственных зданий – на 0,05;

б) в типовых проектах – на 0,13;

в) в жилых зданиях добавки не увеличиваются, а теплопотери компенсируют увеличением температуры в этих помещениях на 2 К;

2)для горизонтально расположенных ограждений вводится добавка 0,05 для необогреваемых полов 1-го этажа над холодными подпольями в местностях с t_н.5 минус 40 ^оС и ниже;

3)добавка на врывание холодного воздуха через наружные двери (не оборудованные воздушными завесами) при их кратковременном открывании при высоте здания Н, м: для тройных дверей с двумя тамбурами добавки (b) равны 0,2Н; для двойных дверей с тамбуром – 0,27Н; для двойных дверей без тамбура – 0,34Н. Для наружных ворот при отсутствии тамбура, шлюза, тепловой завесы надбавка равна 3, при наличии тамбура –1.

4) добавки на высоту для помещений высотой более 4 м равны 0,02 на каждый метр высоты сверх 4 м, но не более 0,15. Для лестничных клеток добавки на высоту не принимаются.

Вопросы и задания для самоконтроля по теме 6