Потери тепла и обогрев помещения

Наружные ограждения помещения имеют различную теплоустойчивость. Малой теплоустойчивостью обладают окна и легкие конструкции. При похолодании теплопотери через них резко возрастают, следуя во времени за изменениями наружного воздуха. Потери через окна составляют до 80 % от общих теплопотерь помещения. Т.е. окна практически не обладают тепловой инерцией. Остальные потери тепла определяются теплоустойчивыми ограждениями.

Потери через окна зависят от его площади и строения, скорости и направления ветра (ориентация окна), возможного перепада температур наружного и внутреннего воздуха. При расчетах вводят понятие приведенного сопротивления теплопередаче R_опр (приведенное называют сопротивление теплопередаче такого условного ограждения с одномерным температурным полем, потери тепла через которое при одинаковой площади равны теплопотерям сложного ограждения с двумерным температурным полем).

Поэтому наиболее распространенное расположение отопительных систем (радиаторов) под окнами вдоль наружной стены. В этом случае область у пола, которая может попасть под потоки охлажденного воздуха, следующего от окна, защищается наиболее эффективно. Схема потоков воздуха вдоль окна показана на рисунке 2.5. От радиатора нагретый воздух поднимается вверх. Навстречу ему опускается холодный поток воздуха от окна.

На некоторой высоте окна потоки воздуха встречаются и смешиваются. В дальнейшем смешанные струи воздуха продолжают движение от поверхности окна вглубь помещения. Низкое теплосодержание потока воздуха от радиатора приводит к охлаждению помещения за счет преобладания ниспадающей струи холодного воздуха. Поэтому восходящая струя от радиатора должна локализовать ниспадающий поток на определенной высоте h. Изменяя теплопередачу радиатора и создавая избыточную температуру в струе над радиатором, можно обеспечить нужное условие для локализации ниспадающей холодной струи и, соответственно, комфортную тепловую обстановку в помещении.

Комфортность тепловой обстановки в помещении определяется интенсивностью потока холодного воздуха от окна в сторону человека. Необходимо правильно задать температуру окна, а по ней выбрать необходимое сопротивление теплопередаче конструкции светового проема.

 

Рисунок 2.5 – Схематическое изображение потоков воздуха около окна

при работающем радиаторе

 

Для определения температуры окна используются требования по условиям комфортности. В их основе лежит допустимая величина теплоотдачи излучением c поверхности человека, находящегося в непосредственной близости от холодной поверхности окна. При расчетах принимается, как правило, температура человека 31 ^оС и усредненная по коэффициентам облученности температура всех окружающих поверхностей 15 ^оС. На основе баланса лучистого теплообмена можно получить выражение для вычисления температуры окна

где φ – коэффициент облученности.

Из опыта эксплуатации помещений принимают, что величина при расстоянии от человека до окна в один метр составляет приблизительно 107 Вт/м² (на границе обслуживаемой зоны помещения). Поэтому можно записать

Данное уравнение принимается в качестве основного условия, по которому определяется допустимая температура внутренней поверхности окна.

При слабой теплозащите или большой площади поверхности окна необходимо увеличивать температуру радиатора. В этом случае температура окна может быть найдена по формуле

,

где τ _пр – расчетная температура радиатора.

 

Пример 2.3. Определить температуру и сопротивление теплопередаче окна при остеклении наружной стены в 20 % в случае расположения здания в Москве (t_н=-26 ^оС). Площадь наружной стены 18 м². Сопротивление теплопередаче на внутренней поверхности окна R_в=0, 11 м²· К/Вт. Температура в помещении 20 ^оС.

Решение. Площадь окна от поверхности стены составляет F_ок=0, 2· 18= 3, 6 м², а его средний размер l=1, 9 м. Коэффициент облученности φ при расположении человека на расстоянии 1 м от окна может быть приближенно определен как (1-0, 8/l)=0, 58.

В этом случае температура окна равна

^оС.

Сопротивление теплопередаче окна для условий Москвы

м²· К/Вт.

Ответ: 0, 37 м²· К/Вт.

 

Пример 2.4. Определить допустимую температуру остекления и сопротивление теплопередаче окна с подоконной панелью. Размер окна 3, 5 м², панели 1 м², расчетная температура панели 40 ^оС, температура воздуха в помещении 20 ^оС. Задан город Москва (t_н=-26 ^оС).

Решение. Коэффициенты облученности φ при расположении человека на расстоянии 1 м от окна или панели определяются по формуле (1-0, 8/l), где l для окна равна 1, 9, для панели – 1, получается φ =0, 6 и φ _пр=0, 2.

Температуру окна при наличии панели

^оС.

Сопротивление теплопередаче окна с подоконной панелью

м²· К/Вт.

Ответ: 0, 29 м²· К/Вт.

 

 

Вопросы для самоконтроля

 

1. Опишите составляющие теплообмена организма человека со средой.

2. Чем определяется тепловая обстановка в помещении?

3. Что влияет на состояние комфортности человека?

4. Опишите процесс теплообмена в помещении.

5. Как распределены потоки воздуха по высоте помещения?

6. Что такое пограничный слой?

7. Дайте понятие теплоустойчивости здания или помещения.

8. Как вычисляется тепловая инерция ограждения?

9. Определите причины затухания температурных колебаний в ограждении.

10. Опишите особенности теплового режима кирпичных массивных стен.

11. Особенности летнего периода в тепловом режиме помещения.

12. Опишите процесс теплопередачи окна.

13. Сравните тепловые способности и окна.

14. Отличие теплозащитных свойств ограждений в летний и зимний периоды.

15. Определите причины определенного расположения отопительных систем в помещении.

 

 

Библиографический список

 

1. Богословский, В. Н. Строительная теплофизика: учеб. для вузов. 3-е изд. / В. Н. Богословский. – СПб.: АВОК СЕВЕРО-ЗАПАД, 2006. – 400 с.

2. Михеев, М. А. Основы теплопередачи: 3-е изд., репринтное / М. А. Михеев, И. М. Михеева. – М.: ООО «ИД БАСЕТ», 2010. – 344 с.

3. СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий. – М.: Изд-во стандартов, 2004. – 30 с.

4. СНиП 23-01-99. Строительная климатология. – М.: Изд-во стандартов, 2003. – 58 с.

5. ГОСТ 30494-96. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях: Изд.офиц. - М.: МНТКС, 1999. - 62 с.

6. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. Карты районирования территории СССР по климатическим характеристикам: Изд. офиц. - М.: Госстрой России, 2004. – 124 с.

7. СНиП II-3-79. Строительная теплотехника. – М.: Изд-во стандартов, 1995. – 40 с.

8. СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология. – М.: Изд-во стандартов, 1996. – 138 с.

 

 

Приложение А

Таблица А.1 – Плотность ρ , коэффициенты теплопроводности λ и теплоусвоения s при нормальном условии эксплуатации для различных материалов и конструкций (по СНиП II-3-79)

 

Материал	Плотность, кг/м3	Теплопроводность, Вт/(см∙ оС)	Теплоусвоение (при периоде 24 ч), Вт/м2∙ оС)
Бетоны и растворы
1. Железобетон		1, 92	17, 98
2. Бетон на щебне		1, 74	16, 77
3. Пемзобетон		0, 6	8, 54
4. Керамзитобетон		0, 80	10, 50
5. Газобетон		0, 41	6, 13
6.Раствор цементно-песчанный		0, 76	9, 60
7. Раствор известково-песчанный		0, 70	8, 69
8. Листы гипсовые (сухая штукатурка)		0, 19	3, 34
Кирпичная кладка и облицовка природным камнем
9. Кирпичная кладка из сплошного глиняного кирпича на цементно-песчанном растворе		0, 70	9, 20
10. Кирпичная кладка из сплошного силикатного кирпича на цементно-песчанном раствор		0, 76	9, 77
11. Гранит		3, 49	25, 04
12. Мрамор		2, 91	22, 86
13. Известняк		1, 16	12, 77
Дерево, изделия из него и других органических материалов
14. Сосна и ель вдоль волокон		0, 14	3, 87
15. Фанера клееная		0, 15	4, 22
16.Картон облицовочный		0, 21	6, 20
17. Плиты древесно-волокнистые		0, 23	6, 75
18.Плиты торфяные теплоизоляционные		0, 07	2, 12
20. Пакля		0, 06	1, 30
Теплоизоляционные материалы
21. Маты минераловатные прошивные		0, 064	0.73
22. Плиты из стеклянного волокна		0, 06	0, 44
23. Гравий керамзитовый		0, 21	3, 36
24. Щебень из доменного шлака		0, 21	3, 36
25. Песок для строительных работ		0, 47	6, 95
26. Пеностекло или газостекло		0, 12	1, 76
Материалы кровельные, гидроизоляционные, облицовочные
27. Листы асбестоцементные плоские		0, 47	7, 55
28. Битумы нефтеные строительные и кровельные		0.27	6, 80
29.Асфальтбетон		1, 05	16, 43
30. Рубероид		0, 17	3, 53
31. Линолеум поливинилхлоридный многослойный		0, 38	8, 56
Металлы и сплавы
32. Сталь стержневая арматурная			126, 5
33. Чугун			112, 5
34.Алюминий			187, 6
35. Медь
36. Стекло оконное		0, 76	10, 76

 

Приложение Б

Таблица Б.1 – Климатические данные по некоторым городам

 

Наименование города	Температура воздуха, оС, средняя по периодам года	Средние скорости ветра, м/с	Преобладающее направление ветра
холодного месяца	жаркого месяца	январь	июль	декабрь-январь	Июнь- август
Брянск	-8, 5	18, 4	5, 2	3, 3	ЮВ	СЗ
Владимир	-11, 4	18, 1	4, 5	2, 9	Ю	С
Волгоград	-9, 2	24, 2	7, 1	-	СВ	СЗ
Воронеж	-9, 3	19, 2	5, 4	3, 3	З	С
Иваново	-11, 8	17, 4	4, 9	2, 8	Ю	З
Калуга	-10	17, 6	5, 0	3, 0	Ю	СЗ
Кострома	-7, 4	17, 9	5, 8	3, 0	Ю	З
Краснодар	-1, 8	23, 2	3, 6	2, 7	В	СВ
Курск	-6, 5	19, 3	5, 3	3, 5	ЮЗ	СВ
Магадан	-21	12, 6	6, 6		СВ	З
Москва	-9, 4	19, 3	4, 9	3, 4	ЮЗ	СЗ
Мурманск	-10	12, 4	7, 5	3, 8	Ю	С
Новгород	-8, 6	17, 3	6, 6	3, 8	Ю	ЮЗ
Пенза	-12, 1	19, 8	5, 6		Ю	СЗ
Псков	-7, 5	17, 6	4, 8	3, 3	Ю	З
Рязань	-11, 1	18, 8	7, 3	4, 1	Ю	З
Саратов	-12	21, 5	5, 6	-	СЗ	СЗ
Симферополь	-1, 0	21, 8	6, 0	2, 8	СЗ	В
Тамбов	-10, 8	20, 2	4, 7	2, 8	ЮВ	С
Томск	-19, 2	18, 1	5, 6		Ю	Ю
Тула	-10, 1	18, 4	4, 9	3, 4	ЮВ	СЗ
Уфа	-14, 1	19, 3	5, 5	-	Ю	С
Хабаровск	-22, 3	21, 1	5, 9		ЮЗ	ЮЗ
Чита	-26, 6	18, 8	3, 9		В	С
Якутск	-43, 3	18, 7	2, 6		С	СЗ

 

Приложение В

Таблица В.1 – Электротепловая аналогия

Теплопроводность	Электропроводность
Обозна-чение	Наименование характеристики	Размерность	Обозна-чение	Наименование характеристики	Размерность
(Т) t	Температура	К (оС)	U (φ )	Электрический потенциал	В
Q	Количество тепла	кДж (ккал)	Q	Количество электричества	Кл
q	Тепловой поток	Вт (ккал/ч)	I	Поток электричества (сила тока)	Кл/с или А
R	Термическое сопротивление	К∙ м2/Вт (ч∙ оС∙ м2/ккал)	R	Электрическое сопротивление	Ом

 

Приложение Г

Таблица Г.1 – Перевод единиц измерения системы МКГСС в СИ

Наименование единицы	Единица в системе МКГСС	Одной единице в системе МКГСС соответствует единица в СИ	Единица в СИ
Масса	кг· с2/м	9, 81	кг
Температура	оС		К
Время	ч, с		с
Работа, энергия	кг∙ м	9, 81	Дж
Количества тепла	ккал/м∙ ч	4186, 8	Дж
Плотность теплового потока	ккал/м2∙ ч	1, 163	Вт/м2
Удельная теплоемкость	ккал/м2∙ оС	4186, 8	Дж/(кг∙ К)
Теплопроводность	ккал/(м2∙ ч∙ оС)	1, 163	Вт/(м∙ К)
Коэффициент теплоотдачи	ккал/(м2∙ ч∙ оС)	1, 163	Вт/(м∙ К)
Коэффициент излучения	ккал/(м2∙ ч∙ К4)	1, 163	Вт/(м∙ К4)
Тепловой поток	ккал/ч	1, 163	Вт

 

Учебное издание

ТининаЕлена Валериевна

СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕПЛОФИЗИКА

Лекционный курс

 

Подписано в печать _________. Тираж 25 экз.

Рязанский институт (филиал) Университета машиностроения

390000, г. Рязань, ул. Право-Лыбедская, 26/53

 

⇐ Предыдущая1234567

Поделиться:

Популярное:

1. Акустические свойства помещения, ревербератор
2. Боевая мощь остальных соединений, которым удалось избежать окружения, также значительно ослаблена. Потери противника в живой силе очень велики.
3. Бытовым, административным помещениям
4. В производственных помещениях
5. Виды жилых помещений в специализированном жилищном фонде. Пользование специализированными жилыми помещениями. Служебные жилые помещения.
6. Воздействие холода на организм человека. Моделирование переноса тепла через простой слой и пакет одежды
7. Выбор схем распределительных устройств ТЭЦ с учётом ущерба от перерыва в электроснабжении и потери генерирующей мощности
8. Геморрагический шок (лечение острой массивной кровопотери)
9. Глава 1 Способы передачи тепла
10. Глава 3 ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ЗДАНИЯ, ПОМЕЩЕНИЯ, РАЗМЕЩЕНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОЧИХ МЕСТ
11. Дегидратация и потери электролитов.
12. Для какой степени алкогольного опьянения характерны сни-жение болевой чувствительности, вплоть до ее потери, ступо-розное состояние?