Тепловая нагрузка на системы отопления- охлаждения складывается из тепловых потоков, поступающих через наружные ограждения и от внутренних источников. Через наружные ограждения проходят:
-трансмиссионный тепловой поток за счет разности наружной и внутренней температуры;
-тепловой поток с инфильтрационным воздухом, проходящем через окна; -теплопоступления от солнечной радиации.
5.2.1. Трансмиссионный тепловой поток, проходящий через наружные ограждения
С точки зрения теплопередачи наружные ограждения можно разделить на две группы: массивные непрозрачные и немассивные лучепрозрачные. Из-за изменения во времени граничных условий процессы передачи тепла через ограждения носят нестационарный характер.
С учетом суточной периодичности изменения параметров наружного климата можно говорить о суточном ходе тепловых потоков, проходящих через наружные ограждения. При этом величину теплового потока можно представить в виде суммы
, (5.1)
где:-среднесуточная величина потока, Вт;-изменяющееся во времени су
|
|
ток отклонение теплового потока от среднесуточного, Вт.
Массивные ограждения обладают способностью гасить колебания теплового потока, проходящего через его толщу из наружной среды.. При гармоническом изменении температуры наружной среды отклонение теплового потока на внутренней поверхности ограждения от среднесуточного значения равно
(5.2)
где-коэффициент затухания колебаний теплового потока;-отклонение
теплового потока на наружной поверхности от среднесуточного значения.
Рис.5.1.Коэффициент затухания тепловых потоков в массивных ограждениях
На рис. 5.1 показаны результаты расчета коэффициента затухания тепловых потоков, проходящих через некоторые наружные ограждения. Как видно из рис.5.1, даже при минимальном значении толщины ограждений величина затухания оказывается больше 10. Для современных многослойных конструкций наружных стен с эффективными теплоизоляционными материалами в условиях действующих норм теплозащиты показатель тепловой инерции D составляет более 5. Из рис.5.1 видно, что затухание при такой величине D велико для стен, а тем более для перекрытий.
Сказанное свидетельствует о том, что суточное отклонение тепловых трансмиссионных тепловых потоков, проходящих через массивные ограждения, практически неощутимо и его не следует учитывать в расчетах. Замечание справедливо тем более, что величина суточного колебания трансмиссионного теплового потока на наружной поверхности мала по сравнению с другими составляющими тепловой нагрузки на системы отопления-охлаждения помещения. Об этом также свидетельствуют данные рис.5.2, на котором представлены результаты расчета колебания температуры на внешней и внутренней поверхности наружной стены (рис.5.2. а) и бесчердачного покрытия (рис.5.2. б). Расчеты проводились для условий жаркого климата и учитывали поглощение наружной поверхностью ограждения тепла солнечной радиации. Как видно из рис.5.2., существенное колебание тепловых потоков, проходящих через наружную поверхность ограждения практически полностью затухают.
|
|
Подводя итог сказанному, приведем формулу для расчета трансмиссионного
теплового потока, проходящего через массивные ограждения QТР в Вт(5.3)
где:
-коэффициент теплопередачи массивного ограждения, Вт/м2град;
-площадь ограждения,м2;
- среднесуточная условная температура по формуле (4.4);
Лучепрозрачные ограждения имеют малую массу и тепловую емкость, поэтому нестационарностью процесса переноса тепла в них можно пренебречь. Это обстоятельство подтверждено исследованиями, проведенными в НИИСФ, которые показали расхождение величины температуры поверхности стекла с учетом нестационарности и без ее учета всего 3-5%.
Комплексный процесс переноса тепла и воздуха через конструкцию окна обычно расчленяют на элементарные. Наибольший вклад в величину общего сопротивления теплопередаче окна R0 вносят сопротивление теплообмену на внутренней поверхности Re и воздушной прослойки в межстекольном пространстве Rm. Расчеты показывают, что значения сопротивления теплопередаче окон относительно постоянны. Для обычного остекления в спаренном переплете среднее значение Ro = 0,335 м 0С/Вт, причем RB = 0,094 (28 %), а RBh= 0,172 (51 %).
Для конструкций окон с стеклопакетами сопротивление теплопередаче больше, чем у обычного остекления. В табл.5.1 приведены данные НИИСФ о результатах испытаний стеклопакетов, изготовленных на Борском стекольном заводе.
Существенно повысить сопротивление теплопередаче окон можно, используя специальные теплоотражающие стекла с заполнением межстекольного пространства инертным газом.
В пределах оконного откоса возникает двухмерное распределение температуры и соответственно увеличивается (по сравнению с гладью стены) тепловой поток, проходящий через откос. Этот фактор учитывают с помощью приведенного сопротивления теплопередачи окон, которое оказывается меньше сопротивления теплопередаче конструкции на 11 % для обычных окон со спаренными переплетами и на 4 % - для окон с раздельными переплетами.