Инженерное-обеспечение. Учебное пособие соответствует рабочей программе дисциплины Теплогазоснабжение и вентиляция

• Название: Учебное пособие соответствует рабочей программе дисциплины Теплогазоснабжение и вентиляция
• Дата: 23.04.2023
• Размер: 6.31 Mb.
• Имя файла: Инженерное-обеспечение.doc
• Тип: Учебное пособие; #1083653
• страница: 3 из 16

1.3. Определение теплопотерь помещений

Теплопотери помещений в жилых и гражданских зданиях – это теплопотери через ограждающие конструкции (стены, окна, полы, перекрытия) и расходов теплоты на нагрев воздуха, инфильтрующегося в помещения через неплотности в ограждающих конструкциях. В промышленных зданиях учитывают и другие расходы теплоты (работа систем вентиляции с механическим побуждением, открывание ворот и др.).

Теплопотери определяют через все ограждающие конструкции и для всех отапливаемых помещений. Допускается не учитывать теплопотери через внутренние ограждения, если разность температур в помещениях, которые они разделяют, не превышает 3 °С.

Теплопотери через ограждающие конструкции,Вт,рассчитываются по формуле

Q_огр  Ft вн t_н^Б 1n _R¹0 , (1.2)

где F – расчетная площадь ограждающей конструкции, м²; ^t_вн – расчетная температура воздуха в помещении, °С; t_н^Б – расчетная температура наружного воздуха, °С;  – добавочные теплопотери, в долях от основных потерь;n – коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждения по отношению к наружному воздуху; R₀ – сопротивление теплопередаче, м²·°С/ Вт, определяемое по формуле (1.1).

Расчетные площади ограждений определяются по строительным чертежам в соответствии с правилами обмера, приведенными на рис. 1.1.



Рис. 1.1. Схема обмера ограждений: а – на разрезе здания; б – на плане;

H_ок, Н_ст, L_ст, L_пола – линейные размеры окон, стен и полов

Расчетная температура воздуха в помещении^t_вн для жилых зданий может быть принята по прил. 2, а расчетная температура наружного воздухаt_н^Б – по прил. 3 в зависимости от месторасположения объекта строительства. Величины добавочных теплопотерь приведены в табл. 1.3, а коэффициента n – в табл. 1.4.

Расчеты по формуле (1.2) удобно выполнять в табличной форме (см. пример 1.1, табл. 1.5).

Таблица 1.3 Добавочные теплопотери

Тип ограждения	Условия	Добавочные теплопотери , до- лях
Наружные вертикальные стены, окна и двери	При ориентации на север, восток, северо-восток и северо-запад; юго-восток и запад	0,1 0,05
В угловых помещениях дополнительно для стен, окон и дверей	Одно из ограждений обращено на север, восток, северо-восток или северо-запад В других случаях	0,05 0,1

Таблица 1.4

Значения коэффициента n, учитывающего положение наружной поверхности ограждения

Тип ограждающей конструкции	n
Наружные стены и перекрытия, соприкасающиеся с наружным воздухом	1,0
Чердачное перекрытие	0,9
Перекрытие над неотапливаемым подвалом со световыми проемами в стенах	0,75
То же без световых проемов	0,6

Расход теплоты на нагрев инфильтрующегося наружного воздуха в жилых и общественных зданиях для каждого помещения определяется расчетом по двум методикам.

При определении расчетных потерь теплоты помещения [по формуле (1.9)] учитывается наибольшая из этих двух величин.

Первая методика. Расход теплоты Q_инф1, Вт, на подогрев наружного воздуха, поступающего в помещение через неплотности ограждений вследствие работы естественной вытяжной вентиляции в количестве, необходимом по санитарным нормам, определяется по формуле

Q_инф1  0,28 L_вн с t( _вн t_н^Б), (1.3)

где L – расход удаляемого воздуха, м³/ч, принимаемый для жилых зданий из расчета 3 м³/ч на 1 м² площади жилых помещений; _вн – плотность внутреннего воздуха, кг/м³; с – удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/(кг·С). Плотность воздуха , кг/м³, может быть определена по формуле

3463

 , (1.4) g273t

где t– температура воздуха в помещении, С, g = 9,81 м/с².

Вторая методика. Расход теплоты Q_инф2 на подогрев наружного воздуха, проникающего в помещения через неплотности ограждений (окна и балконные двери) в количестве, обусловленном величиной теплового и ветрового давлений, определяется по методике, подробно изложенной в [11, см. раздел 4.2].

Современные конструкции заполнения световых проемов имеют высокие значения сопротивления воздухопроницанию, поэтому расчеты теплопотерь на инфильтрацию по второй методике дают заведомо меньшие значения. В связи с этим в учебной расчетно-графической работе достаточно выполнить расчет теплопотерь на инфильтрацию только по первой методике.

Расчетные теплопотери помещения, Вт, определяются по формуле

Qрасч Qогр Qинф Qбыт, (1.5)

где Q_огр – суммарные теплопотери через ограждения помещения; Q_инф – расход теплоты на подогрев инфильтрующегося воздуха; ^Q_быт – бытовые тепловыделения от электрических приборов, освещения и других источников тепла, принимаемые для жилых помещений и кухонь от 10 до 17 Вт на 1 м² площади пола. Результаты расчета вносятся в таблицу.

При проектировании отопления здания рассчитываются теплопотери всех отапливаемых помещений. В учебной расчетно-графической работе следует выполнить подробный расчет теплопотерь только одного помещения – заданной угловой комнаты на первом этаже. Теплопотери всех остальных помещений назначаются без расчета.

Пример 1.1. Расчет теплопотерь здания.

Определение расчетных термических сопротивлений ограждающих конструкций и величины теплопотерь помещений жилого дома по строительным чертежам (рис. 1.2, где показаны ограждения, приведенные на рис. 1.3 и 1.4).

Исходные данные. Объект строительства расположен в г. Корсаков Сахалинской области. Подвал здания неотапливаемый, со световыми проёмами. Конструкции стены и перекрытия над подвалом приведены на рис. 1.3, 1.4. Окна выполнены с двойным остеклением в спаренных переплётах. Ориентация фасада А–А на юг.



Рис. 1.2. План 1-го этажа (к примерам 1.1 и 2.1)



Решение. По прил. 3 определяется расчетная температура наружного воздуха для г. Корсаков: t_н^Б = –20 °С. По прил. 2 назначается внутренняя температура помещений: ^t_вн = 20 °С.

Для всех слоев заданных ограждающих конструкций стены определяются значения расчетного коэффициента теплопроводности . Для керамзитобетона  = 0,79 Вт/м²·С, для штукатурки на известково-песчаном растворе  = 0,81 Вт/м²·С. По табл. 1.1 принимаются значения коэффициентов тепловосприятия и теплоотдачи поверхности стены: _в = 8,7 Вт/м²·С,

_н = 23 Вт/м²·С.

Сопротивление теплопередаче (термическое сопротивление) стены вычисляется по формуле (1.1):

R₀ = 1  1 0,40  0,02 1,092 м₂·С/Вт.

8,7 23 0,44 0,81

Аналогично для перекрытия над подвалом установлены следующие соответствующие значения: расчетного коэффициента теплопроводности половой рейки  = 0,18 Вт/м²·С; гравия керамзитового  = 0,21 Вт/м²·С; железобетонной плиты  = 2,04 Вт/м²·С. Термическое сопротивление воздушной прослойки принимается по табл. 1.2, при толщине прослойки 50 мм и при потоке тепла сверху вниз для положительной температуры воздуха ^R_{в п.} = 0,17 м²·С/Вт.

Определяется термическое сопротивление перекрытия над подвалом:

R      0,17 1,317 ^м2∙С/Вт.

При необходимости таким же образом определяются сопротивления теплопередаче других ограждающих конструкций.

Сопротивление теплопередаче определяется по прил. 4 для заданной конструкции окон с двойным остеклением в спаренных переплётах:

R₀ = 0,34 м²∙С/Вт. Расчет теплопотерь помещения 101. Это помещение теряет тепло через: две наружные стены, два окна и перекрытие над подвалом. Размеры ограждающих конструкций определяются по строительным чертежам в соответствии с правилами, изложенными в подразд. 1.3, что показано на рис. 1.5.

Потери теплоты через отдельные ограждающие конструкции определяются по формуле (1.2).

а

Рис. 1.5. Схема определения линейных размеров помещения 101: а – план; б – разрез

Добавочные теплопотери  определяются по табл. 1.3. Добавка на ориентацию наружной стены и окна, которые ориентированы на запад:  = 0,05; наружной стены и окна, которые ориентированы на север:  = 0,1. Добавка на угловое помещение при наличии стены, обращенной на север, принимается для всех стен и окон:  = 0,05. Коэффициент n для стен и окон, непосредственно соприкасающихся с наружным воздухом, принимается равным 1; для перекрытия над неотапливаемым подвалом со световыми проемами n = 0,75. Результаты всех расчетов сводятся в табл. 1.5. Сумма теплопотерь через ограждения в помещении 101 составила: Q_огр= 2296 Вт.

Величина теплопотерь на инфильтрацию по первой методике вычисляется по формуле (1.3):

L = 3 F_пола = 3 ∙ 20,88 = 62,58 м²; с = 1 кДж/(кг·С);

_вн 1,205 кг/м³;

Q_инф1 = 0,28 · 62,58 · 1,205 · 1 · 40 = 844,57 Вт.

Бытовые тепловыделения от электрических приборов, освещения и других источников тепла назначены 12 Вт/м². Тепловыделения в помещении 101 определяются в соответствии с комментариями к формуле (1.5):

^Q_быт = 12 · 20,88 = 250 Вт.

Расчетные теплопотери помещения 101 определяются по формуле (1.5):

Q_расч = 2296 + 844 – 250 = 2890 Вт.

Таблица 1.5

Определение теплопотерь помещений

Номер помещения	Назначение	Характеристики ограждения				tвн , С	tнБ , С	Коэффициент n
		Наименование	Ориентация	Размеры, м	F, м2
101	Жилая комната	НС-1	З	6,22×3,25	17,93	20	–20	1
		НС-2	С	4,02×3,25	10,33			1
		Окно-2	С	1,82×1,5	2,73			1
		Окно-1	З	1,52×1,5	2,28			1
		ПП	–	3,6×5,8	20,88			0,75

Продолжение табл. 1.5

R0, м2·С/Вт	Добавочные теплопотери		Qогр, Вт	Qинф, Вт	Qбыт , Вт	Qрасч, Вт
	на ориен- тацию	на угловые помещения
1,092	0,05	0,05	722	844	250	2890
1,092	0,1	0,05	435
0,34	0,1	0,05	369
0,34	0,05	0,05	295
1,317	–	–	475
	Qогр =		2296

Примечание – НС-1 – наружная стена 1; НС-2 – наружная стена 2; ПП – перекрытие над подвалом. Остальные обозначения описаны в формулах к подразд. 1.2, 1.3. Расчетные теплопотери Qрасч округлены до 10 Вт.

Теплопотери всех остальных помещений здания назначаются без расчета. При этом, пренебрегая различной ориентацией стен и окон, теплопотери всех четырех угловых комнат первого этажа назначаются одинаковыми, равными 2890 Вт. Теплопотери всех рядовых комнат первого этажа назначаются равными рассчитанным теплопотерям угловой комнаты с понижающим коэффициентом 0,6, т.е. 1700 Вт. Теплопотери всех комнат верхнего 3-го этажа здания назначены равными теплопотерям соответствующих комнат первого этажа с повышающим коэффициентом 1,1. Теплопотери комнат промежуточного второго этажа назначаются равными теплопотерями соответствующих комнат первого этажа с понижающим коэффициентом 0,7. Лестничная клетка рассматривается как одно помещение на всю высоту здания, её теплопотери назначаются как сумма теплопотерь помещений 102, 202, 302 (одно над другим на всех этажах). Теплопотери помещений и всего здания приведены на рис. 1.6.

	3-й этаж
301 3180	302 1870	ЛК-1 4760	303 1870	304 3180
305 3180	306 1870	307 1870	308 1870	309 3180
	2-й этаж
201 2020	202 1190	ЛК-1	203 1190	204 2020
205 2020	206 1190	207 1190	208 1190	209 2020
	1-й этаж
101 2890	102 1700	ЛК-1	103 1700	104 2890
105 2890	106 1700	107 1700	108 1700	109 2890
	Qзд = 60920 Вт

Рис. 1.6. Теплопотери помещений жилого здания, Вт

Таким образом, теплопотери здания составили Q_зд = 60920 Вт.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. 
   Какой показатель характеризует теплозащитные свойства ограждений?
   
2. 
   Как влияют воздушные прослойки в ограждениях на их термические сопротивления?
   
3. 
   Какая температура наружного воздуха является расчетной при проектировании систем отопления?
   
4. 
   Какие факторы обусловливают расчетные метеорологические условия в помещениях?
   
5. 
   Какие теплопотери помещений учитываются при проектировании систем отопления?
   
6. 
   От каких факторов зависит расход воздуха, инфильтрующегося в помещения?
   
7. 
   Почему расчет теплопотерь на инфильтрацию производится по двум методикам?
   
8. 
   Как при расчете теплопотерь помещений учитывается ориентация ограждающих конструкций?
   
9. 
   Как при расчете теплопотерь помещений определяются геометрические размеры ограждающих конструкций?
   
10. 
    Какие добавочные теплопотери следует учитывать при расчете теплопотерь помещений?
    
11. 
    Как соотносятся величины теплопотерь на инфильтрацию в одинаковых помещениях, но на разных этажах многоэтажного здания и почему?
    
12. 
    Почему не совпадают коэффициенты тепловосприятия внутренней поверхности ограждения и коэффициенты теплоотдачи наружной поверхности?
    
13. 
    Как объемный вес материала ограждающей конструкции влияет на величину расчетного коэффициента теплопроводности материала?
    
14. 
    Каким образом при расчете теплопотерь учитываются тепловыделения в помещениях?
    
15. 
    Какие параметры внутреннего воздуха учитываются при оценке комфортности микроклимата помещения?
    
16. 
    В каких случаях при расчете теплопотерь помещений следует учитывать тепловые потоки через внутренние перегородки зданий?
    
17. 
    Каким образом учитывается месторасположение объекта строительства при назначении расчетной внутренней температуры в помещении?