Расчет теплопотерь, вызываемых общим теплообменом через ограждения

Расчет и проектирование отопления

1.1.Теплотехнический расчет ограждающих конструкций здания

Ограждающие конструкции делятся на наружные и внутренние и назнача­ются для защиты помещений от воздействия наружного климата. Теплотехни­ческий расчет производится для тех ограждений, которые разделяют воздух, имеющий в зоне разделения разность температур, равную 6^ос и более. При подборе материала ограждающих конструкций учитывается экономический анализ, требования энергосбережения и амортизационный срок службы мате­риала в благоприятных условиях эксплуатации.

В основу теплотехнического расчета ограждающих конструкций принима­ется условие, при котором проектное термическое сопротивление теплопереда­чи должно соответствовать равенству

R_о>R_o^TP>R_o^пp .

где R_o - проектное термическое сопротивление теплопередачи ограждающей конструкции

R_о^тр- термическое сопротивление теплопередачи ограждения, при котором обеспечиваются нормативные санитарно-гигиенические требования

R_о^пр- термическое сопротивление теплопередачи ограждения, при котором обеспечиваются требования энергосбережения

Определение требуемого термического сопротивления теплопередач наружных ограждений:

где tв - внутренняя расчетная температура, град.,

t_H - расчетная температура наружного воздуха, град.;

aв - коэффициент тепловосприятия внутренней поверхнос­ти наружного ограждения, Вm/м² град.

∆t^н - нормируемая разность температур между внутренним воздухом и внутренней поверхности наружного огра­ждения, град.,

n - коэффициент, характеризующий соприкосновение на­ружного ограждения о наружным воздухом.

Расчет наружных стен

С учетом принятого материала и эскиза стены определяетсяпо формуле

= 1,7Вm/м² град

1,7<3,36

где t_в- нормативная температура внутреннего воздуха помещения,°С.

t_н - расчетная температура наружного воздуха, принимаемая равной сред­ней температуре наиболее холодной пятидневки за 50 лет в районе строитель­ства,^оС;

а_в - коэффициент теплоотдачи от внутреннего воздуха к внутренней по­верхности наружной стены,

t^н-санитарно-нормативная разность междутемпературой внутреннего воздуха и температурой поверхности наружной стены,°С

n-коэффициент, учитывающий соприкосновение наружной поверхности ограждения с наружной атмосферой.

Кирпичная кладка из керамического кирпича:

Известь, раствор, кирпич…

Для выполнения условия равенства вычисляется значение градуcосутки отопительного периода (ГСОП) по формуле:

ГСОП=Z_on(t_в-t_on)=209(18-(-9))=5643град/сут,

Где ГСОП-градусосуткиотопительного пери

Z_o- количество суток отопительного перио­да,сутки

t_в- температура помещения,°С;

t_н- температура отопительного периода,°С

По найденному значению ГСОП,по табли­цам или графикамподбирается величина R_о^пр.Выполняются -аналогичные расчеты с сопровождением эскизов осталь­ных наружных ограждающих конструкций.

б) Чердачные перекрытия.

Пустотная плита, теплоизоляция, утеплитель, цем. Стяжка, 1слой руберойда

Вm/м² град

2,47<5,02

в) полы

Вm/м² град

1,3<4,42

Определяем практические термические сопротивления по приложениям 5,6,7,8 и 9.

Результаты расчетов свод. В табл.2.

Таблица 2

№ п\п	Наименование наружного ограждения
	Наружная стена	3,36
	Чердачное перекрытие	5,02
	Перекрытие подхолодных подпольем	4,42
	Двойные окна	0,441

Расчет теплопотерь, вызываемых общим теплообменом через ограждения

где S- поверхность ограждающей конструкции, через которую происходят теплопотери,м²

R_о - проектное значение термического сопротивления,

t_в - температура помещения, принимаемая согласно требованиям санитар­ных норм проектирования, °С

t_про=t^хп_ср- расчетная температура проектирования отопительной системы,°С

ß_1,ß₂,ß_3,ß_4….ß_i-коэффициенты,учитывающие особенности теплопотерь здания

n - коэффициент, зачитывающий степень соприкосновения ограждения с наружной атмосферой

Расчет теплопотерьQ_ок. как правило, выполняется в табличной форме, табл. 1 и с учетом особенностей, приводимых ниже в примечаниях 1 - 5.

Примечания:

1.Рассчитываемая комната (помещение) на плане рассматриваемого этажа нумеруется трехзначным числом, например 101. в котором первая цифра ука­зывает номер этажа, две остальные номер комнаты.

2.Наименования ограждающих конструкций обозначаются первыми бук­вами названия, например НС - наружная стена: ДО - двойное окно: ПЛ - пол; ПТ- потолок и т.д.

3.Страны света перечисляются по начальным буквам: С - север; В - вос­ток: 3 - запад; Ю - юг: ... СВ...СЗ...и т.д. Зна­чения коэффициента учитывающего ориен­тацию по странам света, выбираются по схеме рис. 5.

4.Определение величин площадей ограж­дающих конструкций производится по размерам помещений в плане и разрезе в соответствии с рис. 4-6.

Схема определения коэффициентов ß_1, ß₂, ß_3, ß₄, в % или с переводом в доли единиц, 0-0,05; 0,1

Коэффициенты ß_1, ß₂, ß_3, ß_4,учитывающие соответственно:

ß₁- количество наружных стен в помещении и имеет значения: 0 - при од­ной стене;0,05- при двух наружных стенах и;0,10 - при трех стенах;

ß₃ - влияние скорости ветра на величину теплопотерь: 0,05 - при скорости обдувания здания ветром до 5м/с, 0,10 - при скорости 5-10 м/с и 0,15 при скорости ветра 10-15 м/с. При более сильном ветре теплопотери определяются по специальной методике;

ß₄(ß₄’)- влияние на величину основных теплопотерь холодного воздуха, проникающего через наружные двери, принимаются равными, ориентировоч­но, для жилых и некоторых гражданских зданий: 2-при этажности два, 3 -при этажности 3 и т.д. (коэффициент применяется только при расчете теплопотерь наружных дверей).

Для одноэтажных зданий ß₄ ⁼ 1;

ß₄’ - влияние на основные теплопотери высоты здания. ß₄’-0.02 -0,10 - при высоте более 4м (0,02 на каждый метр высоты).

При расчете мощности отопительной системы промышленных и других гражданских зданий учитываются дополнительные особенности.

Пример расчета 101 комнаты:

Пример расчета 101 комнаты:

1. Номер помещения – 101;

2. Наименование помещения и температура в нем – Жилая комната,t=+20°С;

3. Наименование ограждения – Несущая стена;

4. Ориентация по сторонам света – юго-Западное (ЮЗ);

5. Размер ограждения вычисляем по формуле L*h=5,4*3,1 , где L-длина ограждения,h- высота этажа;

6. Поверхность ограждения S=16,74 м²;

7. Сопротивление теплопередачи R_o=2,98 (см.таблицу №2);

8. Расчетная наружная температура t_н.р.о.=-32°С (см.таблицу №1);

9. Разность температур (t_в-t_н.р.о)=20-(-32)=52°С;

10. Коэффициент «n»=1

11. Предварительное значение теплопотерь

12. β₁ – коэф. надбавки для кол-ва наружных стен =0,05;

13. β₂ – коэф. надбавки на стороны света =0;

14. β₃ – коэф. надбавки на ветер=0,05;

15. β₄ – коэф. надбавки ---;

16. Расчетные потери:

Первая табл
РАСЧЕТ РАСХОДА ТЕПЛА НА НАГРЕВ ИНФИЛЬТРУЮЩЕГО ВОЗДУХА

Величина потерь тепла, связанного с нагревом инфильтрующего воздуха (наружного воздуха, проникающего через неплотное заполнение проемов под влиянием динамического давления ветра), вычисляется по формуле:

где с_рm- средняя весовая теплоемкость воздуха при постоянном давлении; принимается равной ориентировочно, 1,03[кДж/кг^oС];

G_инф- количество воздуха, инфильтрующегося в помещение через не­плотности, щели, стыки панелей и др. при значениях Па, разности давле­ния, возникающего под влиянием силового и ветрового напора, кг/ч.

К - коэффициент, учитывающий влияние встречного потока воздуха в кон­струкциях и равный 0.7 - для стыков панелей и окон с тройными переплетами. 0,9 - для окон и балконных дверей с разделенными переплетами и 1.0 - для одинарных окон и балконных дверей;

t_в и t_нро - смотри выше в тексте.

Величина G_инф вычисляется по формуле:

Где ΔP_e – разность между наружным и внутренним давлением на рассматриваемом этаже

При ΔP_н=10 Па (нормальная разность)

S₁, S₂, S₃–соответственно, площади заполнения окон, балконных дверей, неплотностей и проемов в наружных ограждающих конструкциях, м²;

G_н – нормальная воздухопроницаемость наружных ограждающих конструкций,

L– длина стыков стеновых панелей, м

Вычисляется разность давлений (ΔP_e) по формуле:

где Н - высота здания от уровня земли до верха карниза, центра середины вы­тяжного фонаря или устья шахты, м;

h_i, - высота от земли до верха окон, балконных дверей, ворот, проемов или до оси горизонтальных и вертикальных стыков стеновых панелей, м;

γ^н- удельный вес наружного воздуха, Н/м';

γ^в- то же внутреннего, Н/м :

ρ^н- плотность наружного воздуха, кг/м³;

w- скорость ветра (средняя) в холодные месяцы, м/с;(см. таблицу №1)

C_tn,C_tp- аэродинамические коэффициенты, соответственно: для поверхно­стей с наветренной и подветренной стороны.

Р_н- нормальное давление воздуха (Па), определяемое по формуле:

где Р_о- нормативное ветровое давление (Па);

К₁ - коэффициент изменения давления по высоте

С - аэродинамический коэффициент

Значения удельного воздуха γ и плотностиρ определяются по формулам:

где Т= 273,15 К; t - температура воздуха, ^oС.

3.Расчет теплозатрат на подогрев инфильтрующегося воздуха

Выполняется по формуле:

Q_инф=0,278*Сpm *G_инф (t_в – t_нро) *К, Вт (6)

где Сpm- средняя весовая теплоемкость ;

К- коэффициент.

G_инф –вес инфильтрующегося воздуха, кг;

(7)

где Pе -гравитационное давление возникающее на уровне

середины рассматриваемого оконного проема, Па.

S – площадь оконного проема, м² ч/кг.

Ru – сопротивление воздухопроницания заполнения

оконных проемов, м²ч/кг.

(Па) (8)

где g - ускорение земного притяжения - 9.81 м/сек²

Н - расстояние от среднего оконного проема до выхода

воздуха из шахты вентиляционной системы, м,

-плотность воздуха, внутреннего, наружного, кг/м³,

W - средняя скорость ветра холодного периодагода, м/сек,

К'- коэффициент, учитывающий изменение ско­рости ветра по высоте, для малоэтажных зданий, ориентиров. 1.

Примечания:

Расчет ведется для одного оконного проема второго этажа, а ре­зультаты относим ко всем остальным оконным проемам.

4. Расчет теплопотерьнанагрев вентиляционного воздуха.

Выполняется по формуле:

Qbент= 0.278*Cpm*G_B(t_B - t_HPО) (Вт) (9)

где Gв - вес вытяжного воздуха из данного помещения,

см расчет вентиляции, кг

tнрв - расчетная температура для проектирования вентиляции, град.

5. Расчет теплопоступлений от бытовыхприборов

Определяется по формуле:

Qб = 20 Sn(Вт) (10)

где Sn - площадь помещения в м²

6.Суммирование мощности отопительной системы

Величина Q_ос суммируется из результатов отдельных приведенных выше и удобных для пользования расчетов.

Расчетная величина Q_ос, теплопотерь отдельной комнаты суммируются по графам 3, 4, 5, 6

где Qmах - максимальное из двух значений (графы 4, 5); например, если

Определение расхода тепла на нагрев инфильтрующего воздуха.

С учетом исходных данных ниже определяются необходимые значения Р_е, G_инфл и др.

Из рис. 8 определяются Н, как сумма высот этажей ∑h_эт, устье шахты от верха чердачного перекрытия -4,5 м и высота уровня первого этажа от уровня земли-1,0 м:

Далее вычисляется высота

, а также значения γ и ρ:

C_tn=+0.8; C_tр= -0.7; К=0,45; Р_о=60 Па, вычисляется условное постоянное давление воздуха в здании по формуле:

Подставив найденные значения выражений, входящих в формулу оп­ределяем ΔР_е для верхнего этажа рассматриваемого здания:

Определяется величина инфильтрации:

И значение Q_инфл:

Определяется расход тепла на подогрев приточного воздуха естест­венной вентиляции

Ориентировочно значение величины бытовых теплопоступлений вычисляют по вормуле:

Результаты определения мощности отопительной системы помещения №101 сведены в табл.2.

Табл.2 заполняется для всех помещений зданияQ_ос вычислен по формуле:

Q_ос суммируется для каждого этажа и по всему зданию. Результат расчета значения Q_ос проверяется по формуле. Если результаты не отклоняются более чем на 5-7 %, то они используются в остальных расчетах системы отопления.

Пример расчёта.

1. № помещения 101

2. Температура Ж.К. t_в= 20 ^оC

3. Расчётные теплопотери

4.Значение инфильтрации

5.Расход тепла на подогрев приточного воздуха ест.вентиляции

6. Значение величины бытовых теплопоступлений

7. Расчетная величина Q_ос, теплопотерь отдельной комнаты:

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: