Тема 1.1 Потери теплоты через ограждения зданий

Раздел 1. Отопление

От теплотехнических качеств ограждающих конструкций здания зависит величина удельных тепловых нагрузок на системы отопления g Вт/м². Работа системы отопления должна обеспечивать подведение такого количества теплоты Q т.от., которое компенсирует теплопотери через наружные ограждения Qт.пот.тр. и нагрев наружного воздуха Q т.пи., поступающего путем инфильтрации (естественного проникновения) в помещение через неплотности в наружных ограждающих строительных конструкциях.

Способность строительных конструкций проводить теплоту оценивается через показатель термического сопротивления:

δ

Rк = ------------, м² ˚С/Вт (2. 1)

λ

где δ - толщина слоя материала, м;

λ - расчетный коэффициент теплопроводности строительного материала,

Вт/(м˚С), (находится по таблице).

В целях снижения потерь теплоты в последние годы широко приме-

няются в строительстве многослойные ограждающие конструкции с размещением внутри конструкции слоя тепловой изоляции. Для многослоной строительной конструкции термическое сопротивление определяется суммой термических сопротивлений отдельных слоев:

Rк = R1 + R2 + … + Rп , м² ˚С/Вт (2. 2)

где R1 + R2 + … + Rп - термические сопротивления слоев из однородного материала, м2*С/Вт, вычисляются по формуле (2.1).

Сопротивление теплопередаче строительной ограждающей конструкции вычисляется по формуле:

1 1

Rо = ----- + Rк + -------, м² ˚С/Вт (2. 3)

αв αн

где Rк - термическое сопротивление ограждающей конструкции, вычисляемоедля однослойной – формуле (2.1) и для многослойной – по формуле (2.2), м² ˚С/Вт; αв - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м²˚С); для стен, полов и потолков можно принять αв = 8,7 Вт/(м²˚С); αн - коэффициент теплоотдачи ( для зимних условий) наружной поверхности ограждающей конструкции. Вт/(м²˚С) ; для наружных стен, покрытий, перекрытий можно принять αн = 23 Вт/(м²˚С)

Величину k называют коэффициентом теплопередачи и вычисляют по формуле:

1

k = ---------- , Вт/(м²˚С)

Rо

Для обеспечения в помещениях параметров воздуха в пределах допустимых норм при расчете тепловой мощности системы отопления необходимо учитывать:

1. потери теплоты через ограждающие конструкции зданий и помещений;

2. расход теплоты на нагревание инфильтрующегося в помещения наружного воздуха;

3. расход теплоты на нагревание материалов и транспортных средств, поступающих в помещения;

4. приток теплоты, регулярно поступающей в помещения от электрических приборов, освещения, технологического оборудования и других источников.

Потери теплоты через внутренние ограждающие конструкции помещение

не учитывают, если разность температур в этих помещениях менее 10˚С.

При выборе оборудования для отопления зданий исходным является расчет тепловых потерь свозь наружные строительные ограждения здания – стены, покрытия полы и проемы (окна, фонари, двери и ворота).

Основные потери теплоты здания Q , Вт, складываются из потерь теплоты всеми ограждающими конструкциями:

m

Qо = ∑ Q ί

Ί=1

где Q ί - потери теплоты каждой ί -той ограждающей конструкцией.

Они определяются по формуле:

Q ί = Fί · kί · ( tв - tн ) · n

Где Fί - расчетная площадь ί -той ограждающей конструкции, м²;

kί - коэффициент теплопередачи ί - й ограждающей конструкции, Вт/(м²˚С)

tн - расчетная температура наружного воздуха, ˚С, принимаемая по табл.3.1;

tв - расчетная температура воздуха рабочей зоны помещения (т.е. в пространстве высотой до 2 м над уровнем пола или площадки, на которой находится рабочее место), ˚С принимаемая по табл. 3.2….3.5;

n - коэффициент, зависящий от положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху, принимаемый по табл 2.5.

Расчетную площадь Fί каждого элемента ограждающих конструкций определяют путем перемножения его линейных размеров, указанных на рис. 3.1 (с точностью до 0,1м2). Длину наружных стен угловых помещений измеряют от осей внутренних стен до внешних поверхностей угла, а наружных стен неугловых комнат – между осями внутренних стен. Высоту наружных стен первого этажа измеряют с учетом конструкции пола. Если пол размещен на грунте, то измеряют расстояние от уровня чистого пола первого этажа до уровня чистого пола второго этажа, а если пол расположен над неотапливаемым подвалом , то от нижней плоскости конструкции пола первого этажа до уровня чистого пола второго этажа. Если пол сконструирован на лагах, то измеряют высоту от уровня земли до уровня чистого пола второго этажа. Высоту стен у промежуточных этажей здания измеряют между уровнем чистого пола соответствующих этажей, а верхнего этажа – от уровня чистого пола этого этажа до утепляющего слоя чердачного перекрытия. Площади окон, фонарей, дверей измеряют по наименьшему размеру в свету, а перекрытий (чердаков, неотапливаемых полов) – по расстоянию между осями внутренних стен. Площадь полов, лежащих на грунте или лагах, расчитывают по зонам, представляющим собой полосы шириной 2 м, условно проведенные параллельно наружным стенам. У угловых помещений площадь первой зоны в углу наружных стен учитывают дважды.

Потери теплоты подземной частью наружных стен определяют так же, как и для неутепленных полов на грунте, но разбивку на зоны в этом случае начинают у стен от уровня пола.

Добавочные потери теплоты ограждающими конструкциями помещений оценивают в долях от основных потерь с помощью коэффициентов β1 и β2 .

В помещениях любого назначения добавочные потери теплоты через наружные вертикальные и наклонные стены, двери и окна, ориентированные на север, восток, северо-восток и северо-запад учитывают при помощи коэффициента β1 , принимаемого равным 0,1; на юго-восток и запад - 0,05; в угловых помещениях – дополнительно по 0,05 на каждую стену, дверь и окно, если одно из указанных ограждений ориентировано на север, восток, северо-восток или северо-запад, и по 0,1 в других случаях.

При помощи коэффициента β2 учитывают добавочные потери:

1. через необогреваемые полы первого этажа над холодными подпольями зданий в местностях с расчетной температурой наружного воздуха –40˚С и ниже (параметры Б); в этом случае β2 = 0,05;

2. через наружные двери, не оборудованные воздушными завесами. Для тройных дверей с двумя тамбурами между ними принимают β2 =0,2Н; для двойных дверей с тамбурами между ними β2 = 0,27Н; для двойных дверей без тамбура β2 = 0,34Н; для одинарных дверей β2 = 0,22Н, где Н – высота здания, м, от средней планировочной отметки земли до верха карниза, центра вытяжных отверстий фонаря или устья шахты;

3. через наружные ворота, не оборудованные воздушными или воздушно-тепловыми завесами; принимают β2 = 3 при отсутствии тамбура и β2 = 1 при наличии тамбура у ворот.

Общие потери теплоты определяют, суммируя основные и добавочные

потери теплоты через каждую из ограждающих конструкций. Полученный результат округляют до 10 Вт.

Расчеты основных и дополнительных потерь теплоты через отдельные ограждения каждого помещения здания следует вести в табличной форме (табл. 3.7).

Расходы теплоты на нагревание инфильтрирующегося наружного воздуха при естественной вытяжной вентиляции, не компенсируемые подогретым приточным воздухом для жилых и общественных зданий определяется по формуле:

Q воз. = 0,28 · Lп · с · ρ · ( tв - tн ) ,

где Lп - объемный расход удаляемого воздуха, м³/ч;

ρ - плотность наружного воздуха, кг/м³;

с = 1кДж/(кг˚С) – теплоемкость воздуха;

0,28 – переводной коэффициент кДж в Вт ч.

Расходы теплоты на нагревание холодных материалов и транспортных средств, въезжающих в производственные помещения, определяют по формулам:

Q м. = Gм · с · ( tв - tм )· β ,

Q тр. = q · β

где Gм - масса поступающего в цех (в единицу времени) холодного однородного материаа, кг/ч;

с - удельная массовая теплоемкость однородного материала, кДж/(кг˚С);

tв - температура воздуха внутри помещения, ˚С;

tм - температура поступающего материала, ˚С;

q - затраты теплоты на нагревание транспортных средств (берутся по справочнику)

β - коэффициент учитывающий интенсивность поглощения теплоты материалом или транспортным средством (берется по СНиП 2. 04. 05-91)

Общие затраты на нагревание материалов и транспорта :

Q м.т. = Q м + Q тр.

Тепловыделения в помещениях имеют весьма разнообразное

происхождение – это тепловые потоки от людей, от технологического оборудования, электроосвещения, нагретых изделий, материалов и др.

Тепловой поток , поступающий в комнаты и кухни жилых зданий от бытовых источников, принимают равным 10Вт на 1 м2 пола.

Тепловой поток от работающего электротехнического оборудования и освещения определяют по формуле:

Qэл. = Nэл. · kо

где Nэл - мощность электротехнического и осветительного оборудования, Вт

kо - коэффициент, учитывающий одновременность работы оборудования и долю перехода электроэнергии в теплоту, поступающую в помещения (для электроосвещения kо = 0,95, для электродвигателей технологического оборудования и технологических электрифицированных процессов kо = 0,15….0,95)

Полный тепловой поток (явная теплота плюс скрытая), выделяемый мужчинами, зависит от интенсивности выполняемой работы: в состоянии покоя он равен 93…140 Вт; при легкой работе - 140…175 Вт; при работе средней тяжести - 175…290 Вт; при тяжелой работе - более 290 Вт.

Тепловой поток, исходящий от занятых физическим трудом женщин и детей, принимают равным соответственно 85 и 75% теплового потока, исходящего от мужчин.

Таким образом, тепловая мощность отопительных приборов Qпр, Вт, размещаемых в каждом отапливаемом помещении определяют по формуле для производственных помещений:

Qпр, = Qобщ. + Qвоз. + Qм.т. - Qоб. - Qэл.

для жилых и общественных:

Qпр, = Qобщ. + Qвоз