8727

учетом формулы (4.14) равна

Di – характеристика тепловой массивности, рассчитанная по формуле (4.5) для периода T 4 zр .п ;

– продолжительность резкого похолодания, ч.

По действующим нормам тепловую мощность системы отопления при-

нимают равной сумме теплопотерь через отдельные ограждения, рассчитанные при tн = tн5, т.е. определенная по нормам установочная мощность системы отопления может заметно отличаться от максимальных теплопотерь помеще-

ния. Способы определения расчетных теплопотерь и соответствующие расчет-

ные приемы подробно рассматриваются в курсе «Отопление».

Контрольные вопросы и задания для самостоятельной работы

1.Каким требованиям должна отвечать теплозащитная оболочка зданий?

2.Физический смысл величины градусо-суток отопительного периода.

3.Методика определения величины приведенного сопротивления тепло-

передаче.

4.Что такое условное сопротивление теплопередаче?

5.Напишите формулу для расчета удельной теплозащитной характери-

стики здания.

6. Приведите методику для расчета удельной теплозащитной характери-

стики здания.

7. Укажите санитарно-гигиеническое требование к теплозащитной обо-

лочке здания.

8. Напишите зависимость для определения основных потерь теплоты по-

мещением.

9. Физический смысл коэффициента, учитывающего зависимость поло-

жения ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху.

10. Через какую ограждающую конструкцию наблюдаются наибольшие

теплопотери в здании?

80

6. ТЕПЛОУСТОЙЧИВОСТЬ ПОМЕЩЕНИЯ

Теплоустойчивостью помещения называется его свойство поддерживать

относительное постоянство температуры при периодически изменяющихся

теплопоступлениях.

6.1. Колебания температуры воздуха и теплопоглощение ограждением

При колебаниях температуры воздуха в помещении около среднего зна-

чения изменяются температуры поверхностей ограждений и проходящие через них тепловые потоки. Соотношение между колебаниями теплового потока и температуры на поверхности ограждения определяется ее коэффициентом теп-

лоусвоения Y. Чтобы установить зависимость от температуры воздуха, нужно иметь дополнительную характеристику, связывающую изменения потока теп-

лоты и температуры воздуха. Такой характеристикой является коэффициент теплопоглощения ограждения В.

Затухание амплитуды колебания температуры воздуха АtВ при переходе тепловой волны от помещения к внутренней поверхности ограждения, на кото-

рой амплитуда равна А в :

где Rв – сопротивление теплообмену на внутренней поверхности, равное 1/ в;

Y1 – коэффициент теплоусвоения внутренней поверхности ограждения, опреде-

ляемый по зависимости Y1 Aq .

A в

Индекс у коэффициента теплоусвоения указывает на порядок отсчета слоев в ограждении по направлению движения волны, в данном случае начиная от материального слоя на внутренней стороне ограждения.

81

Подстановка Y1 в формулу (6.1) дает искомое значение коэффициента теплопоглощения В:

Коэффициент теплопоглощения равен отношению амплитуды колебания теплового потока Aq, проходящего через поверхность ограждения, к вызвавшей этот поток амплитуде колебания температуры окружающей поверхность среды.

Как видно из формулы, В имеет размерность Вт/(м2·оС), такую же, как Y и в.

Уравнение (6.2) можно переписать в виде зависимости между сопротив-

лениями (обратными величинами) теплопоглощению, теплоусвоению и тепло-

обмену:

разом, при поглощении теплоты поверхностью от воздуха должно быть пре-

одолено сначала сопротивление теплообмену, а затем сопротивление тепло-

усвоению.

Амплитуда Аq изменения теплового потока, поглощаемого поверхностью

В помещении поверхности всех ограждений поглощают теплоту. В ре-

зультате перемешивания воздуха амплитуду колебания его температуры для всех поверхностей в помещении обычно принимают одинаковой, равной Аtв .

В каждый момент времени между количествами теплоты, передаваемой в по-

82

мещение и поглощаемой всеми его поверхностями, должно быть равенство.

Поэтому амплитуда теплопоступлений в помещение АQn равна амплитуде теп-

лопоглощения всеми поверхностями, т.е.:

где Р – показатель теплопоглощения помещения, равный суммарной теплопо-

глощательной способности всех поверхностей в помещении:

В действующей нормативной литературе теплоустойчивость в холодный период года не нормируется, однако, имеются следующие рекомендуемые тре-

бования к теплоустойчивости помещений в холодный период года.

Требуемая амплитуда колебания результирующей температуры помеще-

ния Аtв , оС, в холодный период года не должна превышать:

- при наличии в здании системы центрального отопления и печей непре-

рывной топки – 1,5 оС;

-при электро-, теплоаккумуляционном отоплении – 2,5 оС;

-при печном отоплении с периодической топкой – 3 оС.

Метод расчета теплоустойчивости помещений в холодный период года состоит в следующем. Расчетную амплитуду колебания температуры воздуха в помещениях жилых и общественных зданий в холодный период года следует определять по формуле:

где М – коэффициент неравномерности теплоотдачи нагревательным прибо-

ром, принимаемый по таблице 6.1;

83

Qо – средняя теплоотдача отопительного прибора, Вт, равная теплопотерям данного помещения;

Аi – площадь i-й ограждающей конструкции, м2;

Вi – коэффициент теплопоглощения поверхности i-го ограждения, Вт/(м2·°С),

определяемый по формуле (6.2).

Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей кон-

струкции в, Вт/(м2·°С), равен:

где к – коэффициент конвективного теплообмена внутренней поверхности,

Вт/(м2·°С), принимаемый равным для: внутреннего ограждения – 1,2; окна –

3,5; пола – 1,5; потолка – 3,5.

Примечание.

Меньшие значения М соответствуют массивным печам, большие – менее массивным легким печам. При топке печей 2 раза в сутки величину М следует уменьшать в 2,5-3 раза для печей со стенками в 1/2 кирпича, и в 2-2,3 раза – при 1/4 кирпича.

6.2. Прерывистые поступления лучистой и конвективной теплоты

Изменения теплопоступлений любой сложности можно представить в виде ряда прерывистых поступлений, пользуясь методом наложения. Рассмотрение и решение задачи для прерывистых поступлений позволяет определить тепловой режим помещения при любых изменениях подачи теплоты во времени.

84

Прерывистой называют периодическую подачу теплоты (рис. 6.1, а), ко-

гда в течение части периода Тm , в продолжении m, ч, поступление теплоты под-

держивается на постоянном уровне Qп и полностью прерывается на остальную его часть 1 Тm . Прерывистая подача теплоты может быть математически пред-

ставлена в форме ряда Фурье – суммы гармоник, имеющих разные амплитуды и периоды. Для ряда в целом, как и для слагаемых гармоник, справедливы общие закономерности процесса. Это обстоятельство позволило получить общее ре-

шение, которое можно использовать в инженерном методе.

Рис. 6.1. Изменения температуры воздуха (б) и температуры внутренней поверхности (в) ограждения под влиянием прерывистых поступлений теплоты (а)

85

При расчете теплоустойчивости помещения необходимо определить

(рис. 6.1, б) отклонения температуры воздуха tв.п и поверхностей ос.п от их средних за период значений при прерывистых поступлениях (обозначено «п»).

Отклонения температуры поверхностей в помещении при прерывистой подаче

Qп лучистой или конвективной теплоты равны:

времени z/Т, для которого определяется величина ос (рис. 6.2). Максимальное повышение температуры ос.п относительно среднего значения соответствует моменту времени окончания подачи теплоты (рис. 6.1, б). Принимаем величину

τос.п за амплитуду Aτос.п колебания температуры поверхностей в режиме пре-

где макс – максимальное значение коэффициента прерывистости, значения ко-

торого даны в таблице 6.2.

Таблица 6.2

Полный перепад температуры поверхностей в перерыве между теплопо-

ступлениями:

где мин – минимальное значение коэффициента прерывистости.

При поступлении только лучистой теплоты изменения tв.п равны по вели-

чине ос.п (6.11), (6.12) и (6.13) и совпадают во времени. Время максимального значения температур совпадает с моментом окончания прерывистой подачи.

86

Контрольные вопросы и задания для самостоятельной работы

1.Определение теплоустойчивости помещения.

2.Какая величина определяет соотношение между колебаниями теплово-

го потока и температуры на поверхности ограждения?

3.Физический смысл коэффициента теплопоглощения.

4.Зависимость для определения коэффициента теплопоглощения.

5.Инженерная методика расчета амплитуды изменения теплового потока.

6.Напишите основное уравнение теплоустойчивости.

7.Приведите ограничения требуемой амплитуды колебания результиру-

ющей температуры помещения в холодный период года.

8. Напишите формулу для определения коэффициента теплоотдачи внут-

ренней поверхности ограждающей конструкции.

9.Каким методом производят расчет изменения теплопоступлений?

10.Дайте определение прерывистой подачи теплоты.

11.Физический смысл коэффициента прерывистости.

12.Приведите зависимость для расчета полного перепада температуры поверхностей в перерыве между теплопоступлениями.

13.В каком виде математически может быть представлена прерывистая подача теплоты?

14.Формула для определения полного перепада температуры воздуха за перерыв между поступлениями от максимального до минимального значений.

15.Приведите качественную графическую зависимость изменения темпе-

ратуры воздуха и температуры внутренней поверхности ограждения под влия-

нием прерывистых поступлений теплоты.

88

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Фокин, К.Ф. Строительная теплотехника ограждающих частей зданий / К.Ф. Фокин. – М.: АВОК-ПРЕСС, 2006. – 287 с.

2.Малявина, Е.Г. Теплофизика зданий / Е.Г. Малявина. – М.: Изд-во АСВ, 2013. – 144 с.

3.СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий.

4.СП 23-101-2004. Проектирование тепловой защиты зданий.

5.СП 60.13330.2012. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Актуализированная редакция СНиП 41-01-2003.

6.СНиП 23-01-99*. Строительная климатология.

7.ГОСТ 30494-2011. Здания жилые и общественные. Пааметры микроклимата в помещениях.

8.Богословский, В.Н. Строительная теплофизика (теплофизические основы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха) / В.Н. Богословский.

–М.: Высшая школа, 1982. – 415 с.

9.СНиП II-3-79*. Строительная теплотехника.

10.СП 50.13330.2012. Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003.

11.СП 131.13330.2012. Строительная климатология. Актуализированная редакция СНиП 23-01-99*.

12.СП 106.13330.2012. Животноводческие, птицеводческие и звероводческие здания и помещения. Актуализированная редакция СНиП 2.10.03-84.

13.СП 230.1325800.2015 Конструкции ограждающие зданий. Характеристики теплотехнических неоднородностей.

14.СНиП 2.04.05-91*. Отопление, вентиляция и кондиционирование.

15.СанПиН 2.1.2.2645-10. Санитарно-эпидемиологические требования к условиям проживания в жилых зданиях и помещениях.

16.ГОСТ 12.1.005. Система стандартов безопасности труда. Общие сани- тарно-гигиенические требования к рабочей зоне.

17.СанПиН 2.2.4.548-96. Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений.

18. СП 109.13330.2012. Холодильники. Актуализированная редакция СНиП 2.11.02-87.

89