Промышленная резка бетона: rezkabetona.su
На главную  Водоснабжение 

Расчет теплопотерь помещения при разделом учете конвективного и лучистого теплообмена Отопление и горячее водоснабжение

В проектной практике довольно часто встречается задача по определению теплопотерь помещения, в котором одна или несколько поверхностей имеют существенно различные температуры. К таким поверхностям можно отнести угловые помещения с двумя наружными стенами, помещения верхнего этажа с двумя наружными стенами и покрытием, помещения плавательного бассейна и помещения с обогреваемым полом, в которых температура поверхности воды или поверхности пола существенно отличается от температуры внутренних поверхностей наружных ограждений.

 

В рассматриваемом в аналитической статье случае тепловой поток на внутренней поверхности наружной ограждающей конструкции можно рассчитать по формуле:

 

где aк – k конвективного теплообмена м. внутренней поверхностью наружной ограждающей конструкции и воздухом помещения, Вт/м2°С;

 

aл – k лучистого теплообмена м. внутренней поверхностью наружной ограждающей конструкции и окружающими поверхностями, Вт/м2°С;

 

tв, tвп – соответственно, температуры внутреннего воздуха и внутренней поверхности наружной ограждающей конструкции, °С;

 

tокр – температура окружающих поверхностей, °С, может быть вычислена по формуле:

 

где ti, Fi – соответственно, температуры, °С, и площади, м2, окружающих поверхностей.

 

Формулу ( перепишем следующим образом:

 

Рассматривая правую часть формулы ( , можно сделать следующие выводы:

 

Если tусл > tв, то теплопотери помещения будут превышать значения, рассчитанные согласно СНиП 2.04.05–91* «Отопление, вентиляция и кондиционирование» без раздельного учета лучистой и конвективной составляющих теплообмена на внутренней поверхности наружных ограждений.

 

Если tусл < tв, то теплопотери помещения будут ниже значений, рассчитанных согласно СНиП 2.04.05–91* «Отопление, вентиляция и кондиционирование» без раздельного учета лучистой и конвективной составляющих теплообмена на внутренней поверхности наружных ограждений.

 

При расчете сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций согласно СНИП 23–02–2003 «Тепловая защита зданий» нормируемый температурный перепад м. температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности наружной ограждающей конструкции при раздельном учете лучистой и конвективной составляющих теплообмена следует определять по формуле:

 

Приведенные выше формулы достаточны для практических расчетов. При необходимости более точных расчетов, когда лучистый тепловой поток учитывается через разность четвертых степеней температур, это можно сделать по формулам, приведенным в работе [1].

 

В работе [2] представлены расчеты стационарного теплового режима помещения при раздельном учете лучистой и конвективной составляющих теплообмена.

 

Рассматривалось три типа помещений с системой воздушного отопления: рядовое – с одной наружной стеной, угловое – с двумя наружными стенами, верхнее угловое – с двумя наружными стенами и покрытием;

 

в каждом из помещений имелось окно ( .

 

В цикле расчета варьировались температура наружного воздуха tн от –15 до –25 °С; геометрические параметры помещения: отношение ширины к высоте В/Н – от 1 до 2,5, отношение длины к высоте L/Н – от 1 до 2,5; относительная площадь остекления наружной стены fост = Fок / BH – от 0,3 до 0,7 (Fок – площадь окна); приведенный относительный k излучения м. окном и светонепроницаемыми ограждениями

 

Полученные при расчете значения перепада м. температурами внутреннего воздуха и внутренней поверхности наружного ограждения и значения теплопотерь помещения были сопоставлены с нормативными перепадом и теплопотерями; кроме того, проведено сравнение теплопотерь помещения при различных значениях eокпр.

 

При анализе полученных результатов выявлено, что соотношения геометрических размеров В/Н и L/Н практически не влияют на исследуемые параметры, поэтому при дальнейшем рассмотрении они не учитываются.

 

При tв = 18 °С и tн = 6 °С температура внутренней поверхности наружного ограждения составляет tвп =12 °С, температура внутренней поверхности покрытия при tв = 18 °С и tн = 4 °С tпот = 14 °С. Расчетные значения отличаются от нормативных и в большой степени зависят от типа помещения: в помещении с одним наружным ограждением tвп = 10 10,5 °С, с двумя – tвп = 9,2 9,6 °С, в помещении с двумя наружными стенами и покрытием tвп = 8,7 9,0 °С, tпот = 10,4 11,2 °С.

 

Естественно, что при tусл < tв теплопотери помещения, рассчитанные с учетом конвективной и лучистой составляющих теплообмена, оказались меньше теплопотерь, определенных по СНиП 2.04.05–91*. При увеличении перепада м. tв и tвп возросла конвективная составляющая теплообмена, но лучистая составляющая существенно уменьшилась. Это объясняется тем, что температуры внутренних ограждений не равны температуре воздуха (для различных типов помещения tокр = 12,5 15,5 °С) и, кроме того, для помещений с несколькими наружными ограждениями в расчет включались их внутренние поверхности. На 2 показано распределение температуры поверхностей помещений, рассчитанное в соответствии с нормами и по формулам конвективного и лучистого теплообмена, учитывающего разности температур четвертых степеней [2], стрелками обозначено направление лучистых потоков. Как видно из рисунка, в реальных условиях происходит перераспределение этих потоков и поверхность потолка может даже отдавать лучистое тепло в помещение.

 

Расчетом установлено, что при уменьшении eокпр с 0,84 до 0,28 температура внутренней поверхности окна снижается на 2–3 °С изза резкого уменьшения (на 55–60 %) лучистого теплообмена с другими поверхностями помещения, которое не компенсируется увеличением (на 20–30 %) конвективного теплообмена. Вследствие этого снижаются и теплопотери помещения. На 3 представлено относительное изменение теплопотерь Q в зависимости от типа помещения, fост tн. Значения Q определялись по формуле:

 

где Q0,84 и Q0,28 – теплопотери помещения при eокпр1 = 0,84 и eокпр2 = 0,28.

 

анализ полученных результатов позволяет сделать следующие выводы.

 

В помещениях с наружными ограждающими конструкциями, рассчитанными по СНиП 23–02–2003 (где k теплоотдачи внутренней поверхности принят постоянным), не обеспечивается нормативный санитарногигиенический перепад м. температурами воздуха и внутренней поверхности наружной стены. Превышение расчетного перепада над нормативным составляет для рядового помещения 25–30 %, углового – 40–45 %, верхнего углового – 50–55 %.

 

Расчет теплопотерь помещения по СНиП 2.04.05–91* при tусл < tв без раздельного учета лучистой и конвективной составляющих теплообмена дает завышение на 5–15 % по сравнению с действительными. При уменьшении приведенного относительного коэффициента излучения м. окном и светонепроницаемыми ограждениями теплопотери снижаются.

 

За счет значительной величины лучистого теплового потока м. внутренней поверхностью остекления и человеком в помещении даже при достаточно высоких значениях сопротивления теплопередачи остекления вблизи него имеет место зона пониженного комфорта. На 4 приведены примерные схемы границ зон комфорта вблизи остекления в зависимости от применяемых отопительных приборов [3].

 

В настоящее время наружные ограждающие конструкции высотных зданий выполнены практически полностью остекленными.

 

Необходимо помнить, что все расчеты требуемых потерь теплоты и сопротивления теплопередаче, и зон комфорта, выполняются для расчетной температуры наружного воздуха.

 

Литература
Табунщиков Ю. А. Математическое моделирование и оптимизация тепловой эфф. зданий. – М. : ПРЕСС, 2002.

 

Табунщиков Ю. А., Климовицкий М. С. Расчет теплового режима помещения при раздельном учете конвективной и лучистой составляющих теплообмена. Сборник трудов НИИСФ «Тепловой режим и долговечность зданий», 1987.

 

Шаповалов И. С., Лискевич В. К. Микроклимат квартир. – М. : Знание, 1985.

 



Теплоэнергетические нормативы для теплозащиты зданий Проектирование и нормативно. Энергетика крупных городов. Современное состояние и развитие Энергосбережение. Отопительный сезон в Москве итоги и перспективы Энергосбережение. Основные цели и задачи законопроекта «О теплоснабжении» Теплоснабжение.

На главную  Водоснабжение 





0.0567
 
Яндекс.Метрика