Расчет наружных ограждающих конструкций здания и теплового режима помещения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования «Нижегородский государственный

архитектурно-строительный университет»

(ННГАСУ)

Факультет инженерно-экологических систем и сооружений

Кафедра отопления и вентиляции

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

По дисциплине «Строительная теплофизика»

на тему - «Расчет наружных ограждающих конструкций здания и теплового режима помещения»

Выполнил:

студентка 2 курса гр. 3408 __________________________ Чванова А.А.

Проверил:

профессор, д-р техн. наук ____________________________Бодров М.В.

Нижний Новгород

2018

Оглавление

Исходные данные

1. Теплотехнический расчёт наружных ограждающих конструкций

1.1 Теплотехнический расчет наружной стены

1.1.1 Определение требуемого сопротивления теплопередаче

1.1.2 Определение фактического сопротивления теплопередаче

1.1.3 Определение значения температур в характерных сечениях наружной стены

1.2 Теплотехнический расчет покрытия

1.2.1 Определение требуемого сопротивления теплопередаче

1.2.2 Теплотехнический расчет железобетонной круглопустотной плиты

1.2.3 Определение фактического сопротивления теплопередачи

1.2.4 Определение значения температур в характерных сечениях покрытия

1.3 Теплотехнический расчет покрытия над неотапливаемым подвалом

1.3.1 Определение требуемого сопротивления теплопередаче

1.3.2 Определение фактического сопротивления теплопередачи

1.3.3 Определение значения температур в характерных сечениях перекрытия над неотапливаемым подвалом

1.4 Теплотехнический расчет окна

1.4.1 Определение требуемого сопротивления теплопередаче

2. Определение приведенного сопротивления теплопередаче

2.1 Определение приведенного сопротивления теплопередаче наружной стены заданного помещения

2.2 Определение температуры внутренней поверхности наружного угла ограждения

3. Определение основных теплопотерь помещения

4. Определение общего сопротивления паропроницанию с построением графика

5. Определение сопротивления воздухопроницанию ограждающих конструкций

5.1 Определение сопротивления воздухопроницанию стены

5.2 Определение сопротивления воздухопроницанию окон

6. Метод конечных разностей

7. Определение температур нагретой поверхности и проверка условий комфортности

Библиографический список

Исходные данные

Назначение здания: жилой дом.

Район расположения: город Омск.

Наименование расчетного помещения: жилая комната.

оС - расчётная температура внутреннего воздуха помещения для жилой комнаты, выбираем минимальную из оптимальных температур согласно [7, таблица 1].

оС - расчётная температура наружного воздуха, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 [1, таблица 3.1].

1. Теплотехнический расчёт наружных ограждающих конструкций

1.1 Теплотехнический расчет наружной стены

1.1.1 Определение требуемого сопротивления теплопередаче

Сопротивление ограждающих конструкций теплопередаче Rо,м2• оС /Вт, должно быть не менее сопротивления теплопередаче ,м2•оС/Вт, требуемого из санитарно-технических условий и сравнивается с величиной Rопт, определяемой техническо-экономическим расчетом.

Выполним теплотехнический расчет наружной стены жилого здания, расположенного в городе Омск.

Рисунок 1 - Наружная стена в разрезе

, м2• оС /Вт, (1)

где: - коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху [5, таблица 3], - расчетная температура внутреннего воздуха, принимаемая согласно нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений [1, таблица 1], оС; - расчётная температура наружного воздуха, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 [1], оС; - нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции [4, таблица 5], оС; - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции [4, таблица 4*], Вт/м2•оС.

м2• оС /Вт.

1.1.2 Определение фактического сопротивления теплопередачи

Фактическое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций определяется по формуле:

, м2• оС /Вт. (2)

ограждающий конструкция здание помещение

где: -- коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, [5, таблица 4], Вт/м2• оС; - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции (для зимних условий), [5, таблица 6], Вт/м2• оС; - сумма термических сопротивлений отдельных слоёв ограждающей конструкции.

(3)

где- термическое сопротивление слоя,

, (4)

где: - толщина слоя в, м [рисунок 1]; - коэффициент теплопроводности слоя, Вт/(м•оС) [4, приложение 3].

ГСОП - градус-сутки отопительного периода, следует определять по формуле:

(5)

где: - расчетная температура внутреннего воздуха, принимаемая согласно нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений [3, таблица 1], оС; - средняя температура и продолжительность, периода со средней суточной температурой воздуха ? 8?С [6], оС, сут.

оС•сут/год,

м2• оС /Вт.

Коэффициенты теплопроводности приняты из условий эксплуатации ограждения. Климатическая зона для города Омск - сухая [5, приложение1*].

Таким образом, принимаем условия эксплуатации ограждения - Б.

Выбираем утеплитель Rockwool Кавити Баттс [7], Вт/(м•оС).

Толщину утеплителя рассчитываем по формуле:

, м, (6)

Принимаем м.

Находим фактическое термическое сопротивление теплопередаче наружной стены по формуле (2):

м2• оС /Вт.

Определяем основную теплотехническую характеристику ограждающей конструкции:

Вт/м2• оС, (7)

Вт/м2• оС

где - коэффициент теплопередачи наружной ограждающей конструкции.

1.1.3 Определение значения температур в характерных сечениях наружной стены

Определение значений температур, оС в характерных сечениях ограждения проводят при температуре наружного воздуха оС по формуле:

 оС, (8)

где - сопротивление теплопередаче от воздуха помещения до характерного сечения «х» в ограждении.

Сечение I-I:

, м2• оС /Вт,

оС;

Сечение II-II:

, м2• оС /Вт,

оС;

Сечение III-III

, м2• оС /Вт,

оС;

Сечение IV-IV:

м2• оС /Вт,

оС;

Сечение V-V:

м2• оС /Вт,

оС;

Проверочное сечение VI-VI:

м2• оС /Вт,

оС;

Результаты расчета оформим графически в виде кривой распределения температур по сечению ограждения

Рисунок 2 - Изменение температуры в характерных сечениях наружной стены

1.2 Теплотехнический расчёт бесчердачного покрытия

1.2.1 Определение требуемого сопротивления теплопередаче

Рисунок 3 - Покрытие в разрезе

Расчёт требуемого сопротивления теплопередачи выполняется по формуле (1), где: - нормативный температурный перепад между темпе-ратурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности по-крытия, оС [6, таблица 5]; - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности [6, таблица 4].

м2• оС /Вт.

ГСОП градус-сутки отопительного периода, было определено по формуле (5) в разделе 1.1.2.:

оС•сут/год,

м2• оС /Вт.

1.2.2 Теплотехнический расчёт железобетонной круглопустотной плиты

Рисунок 4 Разрез ж/б плиты

1. Пустоты заменяем эквивалентными по площади квадратами со стороной:

(9)

где: - сторона квадрата; - диаметр пустотных отверстий.

2. Неоднородную конструкцию рассекаем несколькими сечениями:

а) Параллельно тепловому потоку I-I, II-II;

б) Перпендикулярно тепловому потоку А-А, Б-Б, В-В.

3. По сечению I-I имеем два слоя железобетона и одну воздушную

прослойку.

Теплотехнические характеристики берем из [5, приложение 3]:

Вт/(м•оС),

м,

Вт/(м•оС),

м2• оС /Вт.

Общее сопротивление стенок и пустот:

(10)

м2• оС /Вт.

4. По сечению II - II имеем железобетонную плиту с бетонными включениями.

(11)

м2• оС /Вт.

5. Общее термическое сопротивление всей плиты параллельно тепловому потоку составит:

м2• оС /Вт, (12)

где: - термические сопротивления отдельных характерных участков по поверхности ограждения; - площади отдельных участков поверхности ограждения.



Рисунок 5 - Железобетонная плита

м2• оС /Вт

6. Термическое сопротивление плиты в направлении перпендикулярном тепловому потоку, вычисляем для сечений А-А, Б-Б, В-В.

Среднее термическое сопротивление слоя по сечению А-А, В-В:

м2•оС/Вт.

Для определения термического сопротивления по сечению Б-Б находим эквивалентный коэффициент теплопроводности воздуха:

Вт/(м•оС).

Средний коэффициент теплопроводности для сечения Б-Б, равен:

Вт/(м•оС).

Среднее термическое сопротивление слоя по сечению Б-Б:

м2• оС /Вт.

7. Суммарное термическое сопротивление всех трёх слоёв при расчете перпендикулярно тепловому потоку составит:

, м2• оС /Вт, (13)

м2• оС /Вт.

8. Термическое сопротивление пустотной железобетонной панели равно:

м2• оС /Вт, (14)

м2• оС /Вт.

1.2.3. Определение фактического сопротивления теплопередачи

Фактическое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций определяется по формуле (2). Для определения толщины утеплителя используем формулу (5), откуда найдем:

м2• оС /Вт.

Утеплитель выбираем Минеральная вата Rockwool

Толщина утеплителя рассчитывается по формуле:

, м, (15)

м.

Принимаем м.

Находим фактическое термическое сопротивление теплопередаче покрытия по формуле:

 м2• оС /Вт, (16)

м2• оС /Вт,

Определяем коэффициент теплопередачи покрытия по формуле (7):

Вт/м2• оС.

1.2.4 Определение значения температур в характерных сечениях покрытия

Определение значений температур, оС в характерных сечениях покрытия проводим по формуле (8):

Сечение I - I:

м2• оС /Вт,

оС;

Сечение II-II:

м2• оС /Вт,

оС;

Сечение III-III

м2• оС /Вт,

оС;

Сечение IV-IV:

м2• оС /Вт,

оС;

Сечение V-V:

м2• оС /Вт,

оС;

Сечение VI-VI:

м2• оС /Вт,

оС;

Проверочное сечение VII-VII:

м2• оС /Вт,

оС;

Результаты расчёта оформим графически в виде кривой распределения температур по сечению ограждения.



Рисунок 6 - Изменение температуры в характерных сечениях покрытия

1.3 Теплотехнический расчёт перекрытия над неотапливаемым подвалом

1.3.1 Определение требуемого сопротивления теплопередаче

Рисунок 7 - Перекрытие над неотапливаемым подвалом.

Расчёт требуемого сопротивления теплопередачи выполняется по формуле (1), где: n - коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуха [5, страница 4], n = 0,75; - нормативный температурный перепад для перекрытий над неотапливаемыми подвалами, оС [6, таблица 5]; - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности [6, таблица 4]. м2• оС /Вт.

1.3.2. Определение фактического сопротивления теплопередачи

Фактическое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций определяется по формуле (2). Для определения толщины утеплителя используем формулу (5), откуда найдем:

м2• оС /Вт.

Выбираем утеплитель Минеральная вата Rockwool

Толщина утеплителя рассчитывается по формуле:

(17)

где - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции (для зимних условий) [5, таблица 6*], Вт/м2• оС.

Принимаемм.

Находим фактическое термическое сопротивление теплопередаче покрытия по формуле:

м2• оС /Вт, (18)

м2• оС /Вт.

Определяем коэффициент теплопередачи покрытия по формуле (7):

Вт/м2• оС

1.3.3 Определение температур в характерных точках сечения

Определение значений температур, оС в характерных сечениях ограждения проводят при температуре наружного воздуха оС по формуле (8):

Сечение I - I:

, м2• оС /Вт,

оС;

Сечение II-II:

м2• оС /Вт,

оС;

Сечение III-III

м2• оС /Вт,

оС;

Сечение IV-IV:

м2• оС /Вт,

оС;

Сечение V-V:

м2• оС /Вт,

оС;

Сечение VI-VI:

м2• оС /Вт,

оС;

Сечение VII-VII:

м2• оС /Вт,

оС;

Проверочное сечение VIII-VIII:

м2• оС /Вт,

оС;

Результаты расчёта оформим графически в виде кривой распределения температур по сечению ограждения.



Рисунок 8 Изменение температуры в характерных сечениях перекрытия над неотапливаемым подвалом

1.4 Теплотехнический расчет окна

1.4.1 Определение фактического сопротивления теплопередачи

Фактическое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций определяется из условия:

По формуле (5) найдем: м2• оС /Вт.

Руководствуясь условием, найдем [4, приложение К]: м2• оС /Вт.

Конструкция окна - два однокамерных стеклопакета в спаренных деревянных переплетах.

Определяем коэффициент теплопередачи окна по формуле (7):

Вт/м2• оС.

2. Определение приведенного сопротивления теплопередаче

2.1.Определение приведенного сопротивления теплопередаче наружной стены заданного помещения

Рисунок 9 - Модель рассчитываемого помещения и разрез элементов конструкции с двухмерным температурным полем

Приведенным называют сопротивление теплопередаче такого условного ограждения с одномерным температурным полем, потери теплоты через которое при одинаковой площади равны теплопотерям сложного ограждения с двухмерным температурным полем.

м2• оС /Вт, (19)

где: - площадь поверхности ограждения по наружному обмеру (за вычетом площади окон), - фактор формы элемента стены с двухмерным температурным полем [1, рисунок III-29]; - протяженность элемента конструкции, формирующего двухмерное температурное поле, м; - ширина участка поверхности наружной стены с двухмерным температурным полем, равная двум калибрам (толщинам) наружной стены,

м.

Таблица 1- К расчёту приведенного сопротивления теплопередаче

Наименование элемента
Наружный угол	3	0,68		1,088
Стык с Перегородкой	3	1	0	0
Стык с Перекрытием	11.1	1	0	0
Оконные откосы	8	1,5	0,5	4

м2• оС /Вт.

2.2 Определение температуры внутренней поверхности наружного угла ограждения

Принятое фактическое сопротивление теплопередаче ограждения гарантирует удовлетворительный тепловой режим глади конструкции. Необходимым и достаточным условием теплозащитных свойств угла является отсутствие выпадения конденсата на его поверхности. Температура на внутренней поверхности наружного угла приблизительно может быть определена по формуле:

 оС, (20)

оС.

где: - температура внутренней поверхности ограждения в углу, оС; - температура внутренней поверхности на глади ограждения в отдалении от угла, определяемая по формуле (4), оС;

Температура должна быть выше температуры точки росы, в противном случае необходимо предусмотреть меры, предупреждающие конденсацию влаги на поверхности ограждения.

Температуру точки росы можно определить [5, приложение С, таблица 2], зная парциальное давление водяного пара во внутреннем воздухе помещения. Величину парциального давления, определяют по формуле:

,Па (21)

где: - парциальное давление водяного пара в воздухе при полном насыщении, Па [7, приложение 1]; - относительная влажность внутреннего воздуха помещения в долях единицы, [4, п. 5.7];

оС,

оС > о оС.

Так как, то выполняется условие теплозащитных свойств угла, т.е. отсутствия выпадения конденсата на его поверхности.

3. Определение основных теплопотерь помещания

, (22)

где: - расчётная площадь ограждения, м2; - сопротивление теплопередаче ограждения, м2 • оС/Вт; - расчетная температура наружного воздуха, оС; - коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности по отношению к наружному воздуху, .

Определяем основные теплопотери через стены:

Вт.

Определяем основные теплопотери через окно:

Вт.

Определяем основные теплопотери через покрытие:

Вт.

Определяем основные теплопотери через покрытие над неотапливаемым подвалом:

Вт.

Основные теплопотери через все конструкции:

4. Определение общего сопротивления паропроницанию с построением графика

Сопротивление паропроницанию Rп, ограждающих конструкций должно быть не менее наибольшего из следующих требуемых сопротивлений паропроницанию:

1. Требуемое сопротивление (из условий недопустимости

накопления влаги за годовой период эксплуатации), определяем по формуле:

(23)

где: - упругость водяного пара наружного воздуха за годовой период, Па; Е - упругость водяного пара в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации, Па; - упругость водяного пара внутреннего воздуха, при расчетной температуре и влажности этого воздуха, определяется по фор-муле (21); Rпн - сопротивление паропроницанию, части ограждающей конструкции, расположенной между наружной поверхностью ограждающей конструкции и плоскостью возможной конденсации, определяем по формуле:

(24)

где: - толщина слоя ограждающей конструкции, так как плоскость возможной конденсации предполагается на границе кирпичной кладки и утеплителя, то принимаем, - коэффициент паропроницаемости материала слоя ограждающей конструкции, расположенной между наружной поверхностью ограждающей конструкции и плоскостью возможной конденсации, [5, приложение 3].

(25)

где [2, таблица 7.1*]:

гПа; гПа; гПа;

гПа; гПа; гПа;

гПа; гПа; гПа;

гПа; гПа; гПа;

(26)

где: - упругости водяного пара, Па, при средней температуре наружного воздуха соответственно зимнего, весенне-осеннего и летнего периодов; - продолжительность, мес., соответственно зимнего, весенне-осеннего и летнего периодов, определяемая по [7] с учетом следующих условий, мес.

Средние температуры наружного воздуха для каждого месяца [2, таблица 5.1]:

оС; оС; оС; оС;

оС; оС; оС; оС;

оС; оС; оС; оС;

К зимнему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха ниже оС, :

оС;

Для определения находим температуры в зависимости от температуры периода года по формуле:

оС, (27)

где - сопротивление теплопередаче от воздуха помещения до предполагаемого места выпадения конденсата.

м2• оС /Вт, (28)

м2• оС /Вт,

оС,

К весенне-осеннему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха -5 ?С до +5 оС, мес:

оС,

оС,

Па.

К летнему периоду относятся месяцы со средними температурами выше +5 оС,

оС,

оС,

Па.

Упругость водяного пара в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации равно:

Па.

Требуемое сопротивление паропроницанию равно:

2. Требуемое сопротивление паропроницанию (из условия накопления влаги в ограждающей конструкции за период с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха), определяется по формуле:

(29)

где: - продолжительность периода влагонакопления, принимаемая равной периоду с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха (январь, февраль, март, ноябрь, декабрь), [2, таблица 5.1]; - упругость водяного пара, Па, в плоскости возможной конденсации, определяемая при средней температуре наружного воздуха периода месяцев с отрицательными среднемесячными температурами; - плотность материала увлажненного слоя, , [5, приложение 3*];- толщина увлажненного слоя ограждающей конструкции, принимаемая равной толщине теплоизоляционного слоя (утеплителя) многослойной ограждающей конструкции, - предельно допустимое приращение расчётного массового отношения влаги в материале, , [4, таблица 10].

Для определения необходимо определить , :

оС,

оС,

Па.

Плотность материала увлажненного слоя многослойной ограждающей конструкции, когда плоскость максимального увлажнения приходится на стык между двумя слоями, найдем по формуле:

(30)

кг/м3.

Предельно допустимое приращение расчетного массового соотношения влаги в материале:

(31)

Коэффициент - определяют по формуле:

(32)

где - средняя упругость водяного пара наружного воздуха периодов ме-сяцев с отрицательными среднемесячными температурами, находится по формуле:

Тогда требуемого сопротивления паропроницанию:

Определение общего сопротивления паропроницанию:

,м2 ч Па/мг. (33)

где: - сопротивление влагообмену на наружной поверхности ограждения, - сопротивление влагообмену на внутренней поверхности ограждения,- коэффициент паропроницаемости отдельного слоя, [5, приложение 3*]; - толщина отдельного слоя, м.

Подставляя значения получаем:

м2 ч Па/мг.

Условия выполняются.

Интенсивность потока водяного пара через ограждение:

(34)

где - упругость водяного пара наружного воздуха, за январь, [4, таблица 5а].

мг/м2 ч.

Для построения кривой изменения фактической упругости водяных паров, необходимо определить значение упругости водяных паров, Па, в характерных сечениях ограждения по формуле:

(35)

где: - сопротивление паропроницанию от воздуха помещения до сечения «x», в котором следует определить упругость,

Сечение I - I:

Па;

Сечение II - II:

Па;

Сечение III - III:

Па;

Сечение IV - IV:

Па;

Сечение V - V:

Сечение VI - VI:

Определяем значение максимальной упругости водяных паров в характерных сечениях наружной стены, зависящих от температуры:

оС, (36)

где - температура наружного воздуха самого холодного месяца (январь), оС.

Сечение I - I:

оС;

Па.

Сечение II - II:

оС;

Сечение III - III:

оС;

Па.

Сечение IV - IV:

оС;

Па.

Сечение V - V:

оС;

Па.

Проверочное сечение VI - VI:

оС;

Па.

Рисунок 10 - Распределение температуры, упругости водяного пара и максимальной упругости водяных паров

5. Определение сопротивления воздухопроницанию ограждающих конструкций

5.1 Определение сопротивления воздухопроницанию стены

Сопротивление воздухопроницанию ограждающих конструкций, за исключением заполнений световых проёмов (окон, балконных дверей, фо-нарей) зданий и сооружений, должно быть не менее тре-буемого сопротивления воздухопроницаниюопределяемого по формуле:

(37)

где: - нормативная воздухопроницаемость [6, таблица 9], - разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций, Па;

(38)

где: - высота здания, - максимальная из средних скоростей ветра г. Омск за последние 10 лет, ;- удельный вес соответственно наружного и внутреннего воздуха, .

(39)

где: - температура внутреннего воздуха (для ) - согласно нормам проектирования; наружного воздуха (для ) - равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92.

.

Определяем разность давлений воздуха:

Па.

Определяем требуемое сопротивление:

м2 ч Па/мг.

Действительное сопротивление воздухопроницанию наружной стены определяем по формуле:

(40)

где - сопротивления воздухопроницанию отдельных слоёв [5, приложение 9].

Условия выполняются.

5.2 Определение сопротивления воздухопроницанию окон

Сопротивление воздухопроницанию окон и балконных дверей, должно быть не менее требуемого сопротивления воздухопроницаемости Требуемое сопротивление воздухопроницаемости окон определятся по формуле:

(41)

где: , для окон с пластиковыми переплетами; (см. пункт 5.1); - разность давления воздуха, при которой определяется сопротивление воздухопроницанию [4, пункт 7,5].

Получим:

м2 ч Па/мг.

Действительное сопротивление воздухопроницанию окна в деревянном переплёте:

6. Построение кривых изменения температуры по сечению наружной стены во времени

Построение кривых изменения температуры по сечению наружной стены во времени после выключения системы отопления помещений в расчетных зимних условиях.

Для построения кривых изменения температуры по сечению наружной стены во времени методом конечных разностей ограждения разбивают на элементарные слои. Толщину элементарных слоёв и продолжительность расчётных интервалов выбирают так, чтобы удовлетворялось условие:

(42)

где C - теплоёмкость 1 м2 элементарного слоя ограждения.

,Вт•ч/м2•оС, (43)

где: - объёмная теплоёмкость материала слоя, Вт•ч/м2•оС; - сопротивление теплопередаче элементарного слоя, м2• оС /Вт.

м2• оС /Вт, (44)

Толщины дополнительных слоёв (штукатурка, утеплитель) и термические сопротивления на внутренней и наружной поверхностях заменяют эквивалентными (условными) толщинами, имеющими коэффициент (кирпичной кладки), равными по величине термическим сопротивлениям

м,

м,

м.

Полная толщина ограждения в координатах составит:

(45)

м.

Разбиваем ограждение на 6 элементарных слоёв толщиной:

м.

Сопротивление теплопередаче элементарного слоя:

м2• оС /Вт.

Определение продолжительных расчётных интервалов:



Рисунок 11 - Изменение температуры по сечению наружной стены после отключения системы отопления

7. Определение температуры нагретой поверхности и поверка условий комфортности

При обогреве помещения с помощью нагретой поверхности, теплоотдача последней должна быть равна теплопотерям помещения.

Количество теплоты, отдаваемое нагретой поверхностью заданной площади зависит от её температуры. Поэтому задачей расчёта является определение температуры нагретой поверхности.

Отдачу теплоты поверхностью в помещении определяют по формуле:

(46)

Необходимую для компенсации теплопотерь температуру поверхности ограждения (панели) оС, определяют (при условии ) по формуле:

оС, (47)

где: - площадь нагретой поверхности, м2; - осреднённая температура внутренней поверхности наружного ограждения, ?С; - коэффициенты соответственно конвективного и лучистого теплообмена на нагретой поверхности, Вт/м2•?С.

Вт/м2• оС, (48)

Вт/м2• оС, (49)

где: А - коэффициент, зависящий от положения нагретой или охлаждённой поверхности, А=1,16; Ф - коэффициент полной облучённости панели наружными ограждениями, определяемый по формуле:

(50)

где: - площади соответственно наружных ограждений и нагретой поверхности; - коэффициент нагретой поверхности наружных ограждений; b - температурный коэффициент, определяемый по формуле:

(51)

Определяем коэффициент .

Рисунок 12 - Наружный угол боковой ограждающей конструкции

Поэтому [5, рис. 1.12].



Рисунок 13 - Наружный угол фронтальной ограждающей конструкции

Поэтому [5, рис. 1.12].

- суммарный коэффициент облучённости панели.

.

Осреднённую температуру внутренней поверхности наружных ограждений, ?С, определяют:

оС, (52)

где: - площадь поверхности фасада, м2; - площадь поверхности боковой стены, м2; - площадь окна, м2; - температуры соответственно внутренней поверхности наружной стены и окна, оС, оС.

Определим температуру на внутренней поверхности окна:

оС,

оС.

Ориентировочно задаёмся температурой панели оС.

Вт/м2• оС,

Вт/м2• оС,

.

оС.

Расхождение между изначально принятыми значениями и расчетными значениями менее 5%, и пересчет не нужен.

Полученное значение температуры поверхности должно удовлетворять условиям комфортности. Для проверки первого условия комфортности необходимо определить радиационную температуру помещения относительно человека, стоящего в центре помещения, по формуле:

оС, (53)

где - коэффициенты облучённости с поверхности человека соответственно на поверхность наружных ограждений (стены и окна), на поверхность панели, поверхности внутренних ограждений.

Коэффициент облучённости с поверхности человека на поверхность внутренних ограждений определяют:

 (54)

Рисунок 14 - К определению коэффициента облученности с поверхности человека на поверхность внутренних ограждений (1)

[5, рисунок 1.40 в].

Рисунок 15 - К определению коэффициента облученности с поверхности человека на поверхность внутренних ограждений (2)



[5, рисунок 1.40 в].

Рисунок 16 - К определению коэффициента облученности с поверхности человека на поверхность внутренних ограждений (3)

[5, рисунок 1.40 б].

Радиационная температура помещения относительно человека, стоящего в центре помещения составляет:

оС.

В соответствии с первым условием комфортности температурную обстановку в помещении определяем по формуле:

где оС [5, рисунок I.41] при лёгкой работе.

%,

Первое условие комфортности не выполняется.

Второе условие комфортности ограничивает интенсивность теплообмена при положении человека около нагретых и охлажденных поверхностей. Определяющей величиной является интенсивность лучистого теплообмена на наиболее невыгодно расположенной и наиболее чувствительной к излучению поверхности тела человека (голова). Максимально допустимую температуру нагретой поверхности в помещении, ?С, определяют по формуле:

оС, (55)

где - коэффициент облучённости с головы человека в сторону панели (полученную величину следует увеличить в 4 раза).



Рисунок 17 - К определению коэффициента облучённости с головы человека в сторону панели

м,

[5, рисунок 1.13],

,

оС,

оС оС.

Второе условие комфортности выполняется.

Библиографичекий список

1. СП 131.133320.2012 Строительная климатология. - М.: Минстрой

России, 2015 - 113 с. [Электронный ресурс] - Режим доступа: [http://files.stroyinf.ru/Index2/1/4293788/4293788790.htm] - (Дата обращения:08.10.2018).

2. СП 23-101-2004 Проектирование тепловой защиты зданий. - М.:

ФГУП ЦПП, 2004 - 140 с. [Электронный ресурс] - Режим доступа: [http://files.stroyinf.ru/Data1/43/43635/] - (Дата обращения: 11.10.2018).

3. СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий. - Минрегион России,

2012 - 84 с. [Электронный ресурс] - Режим доступа: [http://docs.cntd.ru/document/1200095525] - (Дата обращения: 11.11.2018).

4. СНиП II-3-79* Строительная теплотехника. - М.: Госстрой России,

1998 - 50 с. [Электронный ресурс] - Режим доступа: [http://files.stroyinf.ru/Data1/1/1896/#i627931] - (Дата обращения: 15.11.2018).

5. В.Н. Богословский Строительная теплофизика: учебник для вузов -

2-е изд. - М.: Интеграл, 2004 - 415 с.

6. Бодров, В.И. Расчёт наружных ограждающих конструкций зданий

и теплового режима помещений. Методические указания / В.И. Бодров, В.В. Сухов, Е.С. Козлов - Н. Новгород: НАСА, 1993 - 56 с.

7. ГОСТ 30494-2011. Здания жилые и общественные. Параметры

микроклимата в помещениях. - М.: Стандартинформ, 2013 - 16 с. [Электронный ресурс] - Режим доступа: [https://docs.cntd.ru/document/1200095053] - (Дата обращения: 15.11.2018).

Размещено на Allbest.ru

...