|
| |
  |
Главная » Книги и журналы 1 ... 34 35 36 37 38 39 40 ... 42 ные лучепрозрачные (окна, витражи, фонари). Теплопередача через них происходит различно. При определенном конструктивно-планировочном решении здания расчет может быть выполнен на основе инженерного метода (см. § IV.4). На рис. Vni.5 показана схема, поясняющая принятую последовательность расчета поступлений тепла в помещение. Поступления тепла через массивные непрозрачные ограждения. Изменения температуры наружного воздуха в расчетные летние сутки были определены ранее среднесуточной величиной / о и амплитудой изменения Ata-Интенсивность суммарной радиации- характеризуется среднесуточным значением до и амплитудой изменения интенсивности Aq.  Рис. VIII.6. Распределение температуры в сечении ограждения при наличии только разности температур (/), при совместном действии разности температур и падающего иа поверхность потока солнечной ради ации (2) и распределение с использованием условной наружной температуры т Теплопередачу через ограждение при совместном действии разности температур и теплового облучения наружной поверхности можно рассчитать, пользуясь понятием (см. § П.2) условной температуры наружного воздуха /ус. равной Усл = н + Д^Р = + Р<?/*н , (Vni.13) где А/р = pqla - температурная добавка, эквивалентная действию солнечной радиации; а„- коэффициент теплообмена на наружной поверхности ограждения; р - коэффициент поглощения тепла солнечной радиации поверхностью. Значения коэффициента р поверхностей различных строительных материалов приведены в табл. 1.1. В условиях стационарной теплопередачи поток тепла, проходящий через ограждение, при совместном действии разности температур и потока тепла солнечной радиации определится (рис. УИ1.6) разностью условной температуры наружного воздуха и температуры помещения. При нестационарной теплопередаче значение t изменяется во времени. В течение суток величина Д/р изменяется так, что во времени ее колебания совпадают с д. Среднее за сутки значение Д/р^ и амплитуда Лд равны: Д^р = РАд/н (Vni.H) (Vni.15) Для того чтобы получить /усл. воспользуемся правилом сложения гармоник, в данном случае и А/р. Изменение tyj определяется средним за сутки значением условной температуры: (Vni.16) амплитудой колебания условной температуры и временем суток максимума /у<,л максмакс (VIII.18) где о - величина сдвига по времени колебания ty относительно слагаемого колебания с большей амплитудой (гГ ). Величину о и коэффициент гр определяют по графику рис. IV.17 в зависимости от отношения амплитуд Лд и Aj и разницы во времени колебаний / и Д/р, Дг = г-- -ztr;\. Колебания температуры на внутренней поверхности ограждения Tj зависят от изменений условной наружной температуры у^л и их можно определить по формуле (IV.99), зная показатели сквозного затухания V и сдвига по фазе е для данного ограждения. Поступления тепла Qi через всю площадь F\ массивного непрозрачного (обозначено I) ограждения (например, для наружной стены) будут изменяться, следуя за по закону гармонического колебания. Среднее за сутки значение теплопоступлений Qw равно QlO = н, (т,о -п)Л =1 (усл .0 -п) Л (VIII. 19) Амплитуда колебаний этих теплопоступлений Aq] равна Лр, =азЛ.,/, = аз?,. (VIII.20) Максимальное поступление тепла через ограждение равно Qi =Qio + Aq . (VIII.21) Во времени они будут на е, ч, позднее максимума условной температуры яГ-ТуТЛ- ( 1-22) Текущие значения Qi в произвольный момент времени Z равно Q,=Q o + Mq, , (VIII.23) Поступления тепла через светопрозрачные ограждения. Основные поступления тепла в помещение летом происходят через окно. В помещение поступает коротковолновое излучение, непосредственно проникающее (qll, р) через остекление, а также конвективное тепло и длинноволновое излучение {qu,r) за счет разности температур и поглощенного солнечного тепла элементами заполнения оконного проема Результирующую плотность потока тепла через окно qn можно представить (рис. VIII 7) суммой: ?и = и, р + Яп. -{Яз +ЯD + ЯR)+iЯ^t+ Яиог) , (VIII.24) где gs, до, дд - составляющие проникающей радиации дп, соответственно под влиянием прямой (S), рассеянной (£)) и отраженной {R) солнечной радиации; Яы, Япог - составляющие потока тепла в результате теплопередачи п.т соответственно за счет разности температур и поглощенного элементами заполнения солнечного тепла. Интенсивность проникающей радиации для вертикального оконного проема обычно определяется в виде:  Рис. VIII 7. Влияющие факторы и составляющие теплопоступлений через окно 9и, р = (в^п S Kmc + DbK д /Собл Ki) пер/Сзз,р К (Vin.25) в этой формуле 911,р зависит от интенсивности прямой (Sb) и рассеянной (бв) радиации на вертикальную поверхность, коэффициентов пропускания заполнения {Kn,s и Кп,о), влиянием отраженной радиации [Kr) влиянием переплетов окна (/Спер), го загрязнения (Л'загр) и загрязнения атмосферы (/Сатм)- Основное влияние на и,р оказывают степень освещенности (инсоляции) солнцем поверхности окна (/Сине) и fo облученность рассеянной радиацией небосвода (/Собл)- Коэффициент инсоляции Капе равсн отношению освещенной солнцем площади окна ко всей его площади Его расчет связан с построением теней, падающих на поверхность окна от солнцезащитных устройств, откосов и т. д. Для того чтобы построить тень от любого затеняющего устройства, достаточно уметь определять тень от вертикального отрезка длиной I на поверхности любой ориентации. Длина тени I и ее положение определяются (рис. VHI 8) зависимостями: I/l = tg a/cos ф; = arctg (sin а ctg h), (VHI.26) где a - солнечный азимут стены, h - угол высоты стояния солнца. Умение рассчитывать коэффициент инсоляции и его изменение во времени позволяет правильно запроектировать солнцезащитные устройства, которые часто являются определяющими среди средств защиты здания от перегрева летом. В то же время они должны быть запроектированы так, чтобы не препятствовать попаданию солнечных лучей в помещение зимой Коэффициент облученности Кобл небосводом (рис. VHI.9), исходя из закона замкнутости лучистых потоков (см. § 1.4), равен обл = Фок-неб = 1 - 2 Рок-г (VIII.27) 365  Рис. VIII.8. К расчету инсоляции вертикальных ограждений: а - построение тени (/) от вертикального отрезка (О на поверхности стелы: / - направление солнечного луча. 2 - линия горизонта, б - определение солнечных углов: J - вертикальная поверхность; 2 - горизонтальная плоскость; 3 - перпендикуляр к вертикальной плоскости; 4 - солнечный луч; 5 - горизонтальная проекция солнечного луча; б - ось юг -север в горизонтальной плоскости: А - угол аысоты стояния солнца, а - азимут солнца; а - солнечный аанмут стены; 9 - угол падения солнечных лучей иа поверхность где ф - коэффициент облученности (см. § 1.4) с поверхности окна в сторону небосвода (неб.) и других окружающих его поверхностей. Теплопередача через окно за счет разности температур и поглощенного тепла может быть рассчитана по уравнениям теплообмена и теплового баланса одинарного или двойного остекления с учетом тепла солнечной радиации, поглощенного стеклами. Так, например, подобное решение для двойного остекления приводит [VIII.13] к следующему результату: Яи, т = (Япог + Ялд = (0,17Л + 0,бЗбРа) д + 2,5 (t -), (Vin.28)  Рис. VIII.9. Коэффициенты облученности с поверхности окна в сторону солнцезащитного устрой ства (с-з.), небосвода (неб.), соседнего здания (зд.), земли (зем.) ® Шходная информация (тётртёс-т размерь/ тицезташиьа
 wmmpm шршт  Ф) Расчет тсшиптия лрерьтстоео тепт Ф Расчет еар- от темпера! тво nspenat и жтлошще ния свешопрое-вмом т Определение cijHmpmso теплопоступления через Шетопроем в тдш Момент Времена расчетных суток Рис. VIII. 10. Принципиальная блок-схема программы для расчета суммарного теплопоступления через светопроемы где и Pg - коэффициенты поглощения соответственно первого и второго по ходу солнечного луча остекления (для обычного оконного стекла Р ~ 0,07). Из (VHI. 28) с^тедует, что поглощение тепла вторым стеклом является основной составляющей п.т- Следовательно, при применении специальных (поглощающих или отражающих) стекол необходимо иметь в виду, что второе стекло не должно быть поглощающим, желательно, чтобы оно было отражающим солнечные лучи. Следует отметить, что все составляющие теплопоступления через окно в уравнении (VHI.24) могут иметь заметную долю в общем потоке тепла. Так, например, участие каждой из составляющих, Вт/м^ [ккал/(м^Х хч)], для двойного остекления в Москве в летних условиях оказывается следующим:
Значение всех коэффициентов в формуле (VIII.25) и полный метод расчета теплопоступлений через окно приведены в [VIII. 1, 14]. Расчет является трудоемким и оказывается целесообразным использовать численный метод цасчета с помощью ЭВМ. Принципиальная блок-схема программы на ЭВМ с указанием взаимосвязей между блоками представлена на рис VIII.10. При общем приближенном расчете теплового режима помещения целесообразно считать qu гармоническими, а q\\,p прерывистыми теплопоступлениями в помещение. Тогда среднесуточная величина Qii.t.o и амплитуда Aqu теплопоступлений за счет теплопередачи и поглощения тепла через всю площадь окна могут быть приближенно определены по формулам: 11, г.о- П.т.о^П = IIII ( услП, 0~п) + K-llPutycn II + 1Апрон-/СзатР2 X в / (V1I1.29) (VIII.30) гд,е Ки, Fi\ - коэффициент теплопередачи и площадь окна; К^- коэффициент проникания радиации через заполнение проема (табл. VIП.6), приближенно учитывающий конструкцию переплетов, проз- Таблица V111.6 Коэффициенты проникания солнечной радиации /Спрон
рачность стекла, его загрязнение и др.; Р2 - коэффициент поглощения тепла солнечной радиации внутренним остеклением; /Сз - коэффициент затенения окна coлнцeзaщиtными устройствами; Тип затеняющих устройств Кзат Брезентовый навес или тент . , . 0,25-0,35 Горизонтальный выступ, полностью затеняющий окно.......... 0,2 -0,3 Ставни-жалюзи деревянные ... 0,1 -0,15 Ставни-жалюзи металлические . . 0,15-0,2 Темные светонепроницаемые занавеси (наружные)............ 0,2 То же, светлые......... 0,15 Время Zqh.t максимальных теплопоступлений через окно за счет теплопередачи и поглощения определится по правилу сложения гармоник. Средняя за сутки величина теплопоступлений через окно за счет . проникающей солнечной радиации Qnp.o и максимальное ее значение QlI pMaKc определяются по формулам и,рО = К„ропКзаЯоРп (VIII.31) Он, р, макс -= пр.н^аат'/макс/П (VlII.32> Время Zq°, когда наблюдается максимум Qn,p, совпадает с максимумом падающей на окно солнечной радиации Zg. Общие теплопоступления в помещение за счет теплопередачи через массивные и лучепрозрачные ограждения рассчитываются по правилу сложения. В простейшем случае, когда помещение имеет одно массивное ограждение (стена) и окно, средняя за сутки величина теплопоступлений за счет теплопередачи через наружные ограждения Qorp.o равна Qorp.o=Qi,o + Qn,t.o. (VIIL33) а амплитуда общих поступлений Если в помещении больше двух ограждений, например, имеются различно ориентированные по странам света наружные стены, перекрытие, окна, то расчет общих теплопоступлений за счет теплопередачи проводят попарным сложением результатов: складывают поступления тепла, например, через наружную стену и перекрытие; результирующую величину складывают с поступлениями через окна и т. д. Прерывистые теплопоступления рассчитывают отдельно. Например, тепло проникающей через окно солнечной радиации характеризуется величиной прерывистого теплопоступления Qu рмакс. Время его действия равно т' = Р' -. (VIII.35) 11, р, макс причем максимум Qn,p соответствует середине теплоподачи. В помещении могут быть и другие прерывистые поступления тепла от технологического оборудования при сменной работе, от электрического освещения и т. д. При совместном действии гармонических и прерывистых теплопоступлений их сложение может быть приведено по рекомендациям § vn.6. пример VI 11.1. Определить расчетные наружные условия и теплопоступления через наружные ограждения в помещение, описанное в примере VII. 1. Температура помещения поддерживается равной 22° С при допускаемых отклонениях ± Г С. Наружная стена ориентирована на юго-запад. Теплотехнические характеристики наружных ограждений следующие: наружная стена 2R = 0,692 м^-К/Вт; D= 3,69; /< = 1,15 Вт/См-К); бесчердачное покрытие 2/? = 1,64 м^-К/Вт, D= 7,15, = 0,55 Вт/{м^-К), окно К= 2,9 Вт/{м^-К). Решение По табл. VIII.3 определяем, что для промышленных зданий при допустимой амплитуде колебаний температуры 1° С должны поддерживаться внутренние условия с Коб = 0,9. По табл. VIII.5 выбираем расчетные климатологические характеристики при /Соб = 0,9; о=24°С; Л<д=6,5°С;. 7 макс ,5 = 3 4 /с. (в Интенсивность суммарной солнечной радиации, приходящей на горизонтальную поверхность: % = 326 Вт/м^; 9макс = Вт/м'; Z * = 12 ч. По формуле {VIII. 10) Ад = 816 - 326 = 490 Вт/м1 На вертикальную поверхность юго-западной ориентации: q, = 202 Вт/м^; (7макс = 697 Вт/м^; Ад = 697 - 202 = 495 Вт/м^; Zj* = 15 ч. Определяем условные наружные температуры для ограждений. 1 Для рубероида с песчаной засыпкой на бесчердачном покрытии (в дальнейшем б. п.) по табл. 1Л р= 0,88, коэффициент теплообмена на наружной горизонтальной поверхности ан=8,7-1-2,55у„ = 8,7-1-2,55 3,4= 17,4 Вт/См-К). Среднесуточное значение эквивалентной радиационной надбавки по формуле (VIII. 14) = (0,88 . 326)/17,4 = 16,5 °С. Амплитуда ее изменения по формуле {VIII. 15) А., = (0,88 490)/17,4 = 24,8°С; Z 7= 12 ч. Среднесуточное значение условной температуры по формуле (VIII. 16) усл.о = +16.5 = 40,5 °С. Амплитуда t, при отношении амплитуд /4/ и tp- 24,8/6,5=3,8 и несовпадении во времени складываемых гармоник Де = 12 - 15 = 3 ч; = 0,95; о =>= 0,6 по формуле {VIII. 17) равна Л,у^д= (6,5-1- 24,8)0,95 = 29,7 °С. Время максимума условной температуры для покрытия 2макс 12 + 0,6= 12,6 ч. уел Коэффициент теплообмена на наружной вертикальной поверхности ан=5,8+ 11,6 /~ = 5,8+ 11,6/31 = 27,2 Вт/{м2.К); Для наружной стены при р = 0,73 для темно-серой штукатурки А'р.о = 0,73-202/27,2 = 5,4°С; Лд, = 0,73-495/27,2 = 13,3°С; 2 == 15 ч. сл.о = 24 -f 5,4 = 29,4 С; AZ = о ; Л, = 13,3 + 6,5 = 18,8° С; Z / = = 15 ч. Для окна при р = 0,07 (для стекла) Д/р.д = 0,07 202/27,2 = 0,5°С; t = 24 + 0,5 = 24,5°С; Лд = (0,07 . 495)/27,2 = 1,3 X; Z = ГС ,7; AZ=Q; А, =6,5-Ы,3 = 7,8°С; 2Г' =15ч. уел уел Характеристики затухания колебаний для наружной стеиы определяем по. формулам (IV. 118), (IV.125).- н.с Е„ = 2,7 3,69 - 0,4 = 9,56 ч. Для бесчердачного покрытия = 2,7 7,15-0,4=4 18,9 ч, б-п Определяем теплопоступления в помещение через наружные ограждения Для бесчердачного покрытия среднесуточные теплопоступления по формуле* (VIII. 19) Ql о = 0,55 (40,5-22) 216 = 2197,8 Вт; амплитуда теплопоступлений по формуле (VIII.20) Aq = 7,55 216 (29,7/231,9) = 208,9 Вт; время максимума теплопоступлений 2макс 12,6 + 18,9 = 31,5 ч = 7,5 ч следующих суток. Для наружной стены Ql, О = 1,15 (29,4 -22)21,6= 184 Вт; Aq = 7,55-21,6- 18,8/19,2= 159,8 Вт; макс 15 956 = 24,50 :0,6 ч следующих суток. Для окна за счет теплопередачи и поглощения солнечной радиации стеклами по формуле {VIII.29) среднесуточные теплопоступления равны: qllt.o = 2-9 86,5(24,5 -22)+ 86,5 0,41 0,5 0,07(1 -2,9/7,55) 202 = = 783,3 Вт; амплитуда теплопоступлений по формуле {VIII.30) An =[2,9-86,5 7,8 + 86,5 - 0,41 0,5 0,07 (I -2,9/7,55) 49514- = И, т = (I960 + 377,5) 1 = 2337 Вт, гак как Д7= 0; Ф= I, то ст = О = 15 ч. сц, т Суммарные среднесуточные поступления за счет теплопередачи по формуле (VIII. 33) Qorp о = 2197,8+ 184 + 783,3 = 3165,1 Вт. Амплитуда теплопоступлений за счет теплопередачи по формуле {VIII.54): А^ = [{208,9 + 159,8) + 2337] ii = (368,7 0,56 + 2337) ((-j = Чогр = (204,5 + 2337) 0,835 = 2123,8 Вт; А, 208,9 -J-=-f= 1.32; Д2= I 7,5-0,61 =6,9; 4-1 = 0,56; 01=3,1ч; Z = 7,5-3,1 = 4,4 ч; Ai 2337 = 11,4; Д2= 15-4,4= 10,6 ч; 4-2 = 0,835; А2 04,0 4 = 0,2 я; Z = 15-0,2= 14,8 ч. Средние за сутки теплопоступления от непосредственного проникновения солнечной радиации по формуле (VIII.31) Qp.o Г 22 = 52 Максимальные теплопоступления от непосредственного проникновения солнечной радиации по формуле (VIII.32) равны Q f = 0,41 - 0,5 697 - 86,5 = 12 360 Вт; \ 2 == 2 = 15 ч. Время действия по формуле (VIII.35) равно т' = 3582 24/12 360 = 6,95 = 7 ч. § Vra.5. средний за сутки тепловой режим помещения При периодических поступлениях различного вида тепла все показатели теплового режима помещения (рис Vni.ll, а) также периодически изменяются около средних значений. Для определения теплового режима помещения необходимо прежде всего знать средние за сутки значения его характеристик. Они зависят только от средних величин 1 ... 34 35 36 37 38 39 40 ... 42 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||