Теоретические основы создания микроклимата в помещении

                      

                    R_o^min = ((19 +39)×1,0)/ 3×8,7 = 2,34 м²×°C /Вт 

 

Определяем минимальное  приведенное сопротивление теплопередаче  из условий энергосбережения по данным табл. П.5. В дальнейших расчетах в  качестве R_o^min принимается большее из полученных двух значений.

 Записываем уравнение   общего сопротивления теплопередаче  многослойной ограждающей конструкции  и решаем это уравнение относительно  неизвестной толщины слоя d_у  утеплителя жесткой минеральной ваты

R_o^r = 1/a_int + åd_i/l_{i .} + 1/a_ext ,     

R_i =åd_i/l_i

             R₁ = 0,1114 (м²× °C)/Вт

             R₂ = d₂/l₂ = 0,004 /0,17=0,023 (м²× °C)/Вт

            R₃ = d₃/l₃ = d₃/0,064

            R₄ =d₄/l₄ =0,02/0,76 =0,026 (м²× °C)/Вт

            R₅ = d₅/l₅ = 0,01 /1,05 =0,0095 (м²× °C)/Вт

            R_o^r =1/8,7 +0,114+ 0,023 + d₃/0,064 +0,026 + 0,0095 +1/23

        Должно выполняться условие R_o^r >= R_o^min

Градусосутки отопительного периода (ГСОП)	Приведенное сопротивление  теплопередаче ограждающие конструкции (покрытия)  Roreg , (м2× °C)/Вт
6000	5,2
8000	6,2

              3.5.3. Нормируемые сопротивления при теплопередаче  ограждающие конструкции

D_d = ( t_int - t^ay_ext) *z_ht

D_d = (19+8,7)*230=6623,4

 

 

           

 Метод интерполяции:   (6,2-5,2)/(8000-6000)*(6623,4-6000)=0,31

R_o^reg =5,2 + 0,31=5,51 (м²× °C)/Вт

                                                       R_o^r =R_o^reg ; 5,51 = 0,33+ d₃/0,064  , d₃ = 3 мм

           Принимаем  плиту с толщиной d=0,156 мм

R₃ = d₃/l₃ = 0,35/0,064 =3 (м²×°C)/Вт

           Фактическое сопротивление теплопередаче  ограждающей конструкции R_o =1/8,7 +0,114+ 0,023 + 5,47 +0,026 + 0,0095 +1/23=5,8 (м²×°C)/Вт

Суммарная  толщина бесчердачного покрытия равна 604 мм.

Рассчитываем  показатель тепловой инерции D.

D = å (R_i×S_i   ),       

где S_i — расчетный коэффициент теплоусвоения материала i-го слоя ограждающей конструкции, Вт/(м²×К); (для воздушной прослойки S_в.п. = 0).

             

          D=0,114*17,78+0,023*3,53+5,47*0,64+0,026*9,6+0,0095*16,43= 5,839    Вт/(м²×°C)

 

 

Проверяем возможность  конденсации влаги на внутренней поверхности наружного ограждения.

 

            Температура внутренней поверхности  ограждающей конструкции t_int ^оС, равна

t_int = t_int - (t_int - t_ext)n/(R^reg_o*a_int), 

                                                        t_int = 19 - (19+39)*1/(5,8*8,7) = 16,8  ^оС

            Для предотвращения конденсации  влаги t_int температура должна быть выше температуры точки росы t_d внутреннего воздуха. t_d =12 ^оС. Следовательно, конденсации влаги не будет.

 

3.2.Требуемая теплоустойчивость ограждений.

                                        

Величину затухания  расчетной амплитуды колебаний  температуры наружного воздуха n в ограждающей конструкции, состоящей из однородных слоев, следует определять по формуле:

 

                                          (S₁ + a_int)(S₂ + g₁) ... (S_n + g_n-1)(a_ext + g_n)

n = 0,9exp(D/Ö 2 ) ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾,  

                                                 (S₁ + g₁)(S₂ + g₂) ... (S_n + g_n)a_ext

 

где D - тепловая инерция ограждающей конструкции; S₁, S₂, ..., S_n - расчетные коэффициенты теплоусвоения материала отдельных слоев ограждающей конструкции, Вт/(м²×К); g₁, g₂, ..., g_n - коэффициенты теплоусвоения наружной поверхности отдельных слоев ограждающей конструкции, Вт/(м²×К), a_ext = а+b*Öv_ext, где а= 5,8  b=11,6 v_ext =1  , a_ext =17,4

 

Тепловая инерция  наружной стены: 

 

D = å (R_i×S_i), D = 7,936  Вт/(м²× ^оС)

 

Определим коэффициент  теплоусвоения наружной поверхности  слоев ограждающей конструкции:

D₁= 0,146, g₁ - расчет

D₃= 5,18, g₃ = S₃ = 7,91 Вт/(м²× ^оС)

D₄= 2,6,     g₄ =0,89

 

Рассчитаем коэффициенты теплоусвоения нар. поверхности  слоев:

 

g₁  = (R₁*S₁² +a_int)/(1+R₁*a_int) = (0,0244*6,01²+8,7)/(1+0,0244*8,7)=7,9 Вт/(м²× ^оС)

 

 

Подставляя в  формулу амплитуды затухания  колебаний наружного воздуха, получим

 

0,9exp(7,936  /Ö2)(6,01+8,7)( 7,91+7,9)(0,89+7,91)(0,89+17,4)

    n= ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾    =        676

       (6,01+7,9)( 7,91+7,91)(0,89+0,89) 17,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Тепловой баланс  для проектирования отопления

При проектирования отопления  тепловой баланс составляют для ХП в условиях наибольшего возможного дефицита теплоты.

Для жилых и общественных зданий общие теплопотери складываются из потерь через ограждающие конструкции , и потерь теплоты на нагрев инфильтрующегося воздуха   , т.е.  .

 

4.1.Теплопотери через ограждающие конструкции помещений

Основные и добавочные теплопотери теплоты следует определять, суммируя потери теплоты через отдельные ограждения или их части с округлением для помещения до 10 Вт:

, где

А – расчетная площадь ограждающей конструкции, м², - приведенное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции,  , t_p – расчетная температура воздуха в помещении с учетом повышения ее в зависимости от высоты для помещений высотой более 4 м,ºС, t_ext – расчетная температура наружного воздуха для ХП по параметрам Б при расчете потерь теплоты через наружные ограждения  или температуре воздуха более холодного помещения – при расчете потерь теплоты через внутренние ограждения, ºС,

β – добавочные потери теплоты в долях от основных потерь, п – коэффициент уменьшения расчетной разности температур, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху.

 

В помещениях, имеющих высоту более 4 м, в качестве расчетной температуры  внутреннего воздуха t_p принимают:

- для стен и световых  проемов – среднюю температуру  по высоте помещения

- для покрытий и световых  фонарей – температуру воздуха  в верхней зоне t_u.z.

Температура воздуха в  верхней зоне:

         , где

t_w.z. – нормируемая температура воздуха в рабочей или обслуживаемой зоне помещения, принятая для отопления, ºС,

 

gradt – градиент температуры по высоте помещения, К/м,

 h_p – высота помещения, м,

h_w.z. – высота обслуживаемой зоны, м (2м)

Сопротивление теплопередаче  полов;

Для неутепленных полов на грунте и стен, расположенных ниже уровня земли, с коэффициентом теплопроводности  l ³ 1,2 Вт/(м×К) сопротивление теплопередаче R_с следует определять по зонам шириной 2,0 м параллельно наружным стенам, принимая

R_c (м²×К)/Вт, равным: 2,1 — для 1зоны; 4,3 — для 2 зоны; 8,6 — для 3 зоны; 14,2 — для 4 зоны (для оставшейся площади пола);

 

1 зона: Q_ht1^tr =286(12+24)1/2,1=4903 Вт,

2 зона: Q_ht2^tr =278(12+24)1/4,3=2327 Вт

3 зона: Q_ht3^tr =266(12+24)1/8,6=1114 Вт

4 зона: Q_ht4^tr =1024(12+24)1/14,2=2596 Вт

По 4м зонам: Q_ht^tr= 10940 Вт

Потери теплоты через  разделяющую стену подвала( м/д отапливаемым и неотапливаемыми техподпольями):

Q_ht^tr = 210*(12+24)*0,6*0,26=1179 Вт.

Для всего отапливаемого  техподполья: Σ Q_ht^tr =12119 Вт.

Тепловые потери для остальных  помещений расчитываемого здания сведем в таблицу 7 (начало см. стр.25)

4.2. Расход теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха

Расход теплоты  , Вт, на нагревание инфильтрующегося воздуха:

, где

G_inf – расход инфильтрующегося воздуха, кг/ч, через ограждающие конструкции помещения,

C_p=1,005 - удельная теплоемкость воздуха,

t_p, t_ext – расчетные температуры воздуха, ºС, соответственно в помещении и наружного в ХП года( параметры Б),

k – коэффициент учета влияния встречного теплового потока в конструкциях, k=1.0  для окон со спаренными переплетами.

Расход инфильтрующегося воздуха в помещении G_inf , кг/ч, через неплотности наружных ограждений:

, где

A_i – площадь наружных ограждающих конструкций, м²

Δp_inf – расчетная разность давлений, Па

R_a – сопротивление воздухопроницанию, м²ч/кг.

, где

H –высота здания от поверхности земли до конька, м,

 h_i- расстояние по вертикали от поверхности земли до верха окна, балконной двери, проема, м,

ρ_ext, ρ_p – плотность, кг/м³ ,соответственно наружного воздуха и внутреннего воздуха в помещении, определяемая по формуле: ,

g – ускорение свободного падения, м²/с,

υ_ext – скорость ветра для зимних условий, м/с,

 C_p, C_l- аэродинамические коэффициенты с наветренной и подветренной сторон C_p=+0,8, C_l= -0,6,

k_v – коэффициент, учитывающий распределение скорости ветра по высоте k_v=0,95,

p_0i – условно постоянное статическое давление в помещении p_0i=0.

, где

G_n=5,0 кг/(м²ч), принимаемый по СНиП II-3-79*.

Δp₀=10 Па

H=16,6 м υ_ext=2 м/с

ρ_ext=353/(-24 + 273)=1,42 кг/м³, 

 

Витрина :

ρ_p=353/(16 + 273,15)=1,22 кг/м³

Δp= 0,55*16,6*(1,42 – 1,22)*9,8 + 0,3*1,42*2²=19,6 Па,  

=(1/5)(19,6/10)^2/3=0,31м²ч/кг

 

Окно:

ρ_p=353/(20 + 273,15)=1,2 кг/м³

Δp= 0,55*16,6*(1,42 – 1,2)*9,8 + 0,3*1,42*2²=21,4 Па,

=(1/5)(21,4/10)^2/3=0,33м²ч/кг

 Окно, расположенное на лестничной клетке:                   

ρ_p=353/(16 + 273,15)=1,22 кг/м³

Δp= 0,55*16,6*(1,42 – 1,22)*9,8 + 0,3*1,42*2²=19,6 Па,  

=(1/5)(38,3/10)^2/3=0,31м²ч/кг

Потери теплоты на нагревание воздуха, инфильтрирующегося через витрину и окна на каждом из этажей, а также на лестничной клетке приведем в таблице 6 (см. стр. 24)

 

этаж		размеры	А, м2	h,м	H-h,м	Δpinf, ,Па	Ginf,кг/ч	Qinf, Вт
I	витрина(сумм.)	20×2,5	50	3,0	13,6	32,7	389,1	3833
	ок. на ЛК и в бытовых помещениях	1,4х1,5	2,1	3,0	13,6	32,7	16,2	162
	окно	1,4×1,5	2,1	3,0	13,6	33,9	14,4	144
II	окно	1,4×1,5	2,1	6	10,6	26,4	13,3	134
	ок. на ЛК	1,4×1,5	2,1	5,6	10,2	25,5	15,3	154
III	окно	1,4×1,5	2,1	8,7	7,9	20,6	11,8	119
	ок. на ЛК	1,4×1,5	2,1	8,3	7,5	19,7	13,6	137
IV	окно	1,4×1,5	2,1	11,4	5,2	14,8	10,1	102
	ок. на ЛК	1,4×1,5	2,1	11,0	4,8	13,9	11,7	117
V	окно	1,4×1,5	2,1	14,1	2,5	8,9	8,3	83
	ок. на ЛК	1,4×1,5	2,1	13,7	2,1	8,1	9,7	97

Таблица 6

Суммарные потери теплоты  через ограждения и на инфильтрацию для каждого из помещений рассчитываемого  здания сведем  в таблицу 7.(стр. 23-37 данной курсовой работы)

5. Тепловой баланс  для проектирования вентиляции.

Тепловой баланс составляют для помещений, в которых воздухообмен определяется расчетом — зрительные залы, фойе, торговые залы магазинов  и др. Баланс составляют для трех периодов года - теплого , холодного  и при переходных условиях.

5.1. Теплопотери помещения.

Теплопотери помещения через наружные ограждения при расчетных условиях для вентиляции Q ,Вт, определяют по формуле

                        

                         t^v_p - t^v_ext

Q^v_ht = Q^y_ht  ¾¾¾¾,                                                                    

                         t^h_p - t_ext

 

где Q^y_ht - теплопотери помещения при расчетных условиях для отопления, Вт; t^v_p, t^h_p — температура воздуха в помещении при проектировании вентиляции и отопления, ^oС; t_ext, t^v_ext - соответственно расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления и вентиляции ( в ХП t_ext = t^v_ext), ^oC (при составлении баланса в ПП года  — t^vext = 10 ^oС).

ХП:  Q^v_ht =23259*(22+24)/(16+24)=26748 Вт

ПП:  Q^v_ht =23259*(22-10)/(16+24)=6978 Вт

 

5.2. Теплопоступления.

5.2.1. Теплопоступления от людей, Qлюд, Вт

Количество людей определяется из расчета 1 чел на 3,5 м²,тогда

n_люд=168/3,5=340,3 = 48 чел

Принимаем: n_м=20; n_ж=20; n_д=8

Qлюд = qn_м +0,85qn_ж  + 0,75qn_д,      

q=120 Вт/чел

где q — выделения теплоты одним взрослым мужчиной, Вт/чел, принимаемые по данным табл. П.16; n_м, n_ж, n_д — соответственно число взрослых мужчин, женщин и детей в помещении.

Qлюд = 120*20+0,85*120*20+0,75*120*8=5160Вт

 

5.2.2.Теплопоступления от искусственного освещения,  Qосв, Вт

 

Qосв = А×Nуд×hосв,         

где A — площадь потолка  или пола, м²; Nуд — удельная мощность ламп, Вт/м2 , принимаемая по данным табл. П.18; hосв — коэффициент, учитывающий поступление теплоты в обслуживаемую зону помещения (если арматура и лампы находятся в потоке вытяжного воздуха или вне помещения — на чердаке, за остекленным ограждением и т. д., то hосв  = 0,55 для люминесцентных ламп и hосв = 0,85 для ламп накаливания; если лампы и арматура находятся в помещении, то hосв = 1,0).