5.6.1. Теплопоступления от системы отопления
Теплопоступления от системы отопления Qсо, Вт, определяют путем пересчета тепловых потерь на расчетную температуру внутреннего воздуха для отопления. Расчетная температура внутреннего воздуха принимается для залов театров и клубов, где люди находятся без верхней одежды, равной 16 С, а для кинотеатров, 14 С.
где Qтп — расчетные теплопотери, определенные при расчетной температу-
ре внутреннего воздуха, Вт;
tв.ве — расчетные температуры внутреннего воздуха для расчета венти-
tв.от — расчетные температуры внутреннего воздуха для расчета отопле-
tн — расчетная температура наружного воздуха, С.
5.6.2.Теплопоступления от источников искусственного освещения
Теплопоступления от источников искусственного освещения Qосв, Вт, могут быть определены по величине нормируемой освещенности помещения и площади пола
где Е — нормативная освещенность, лк (для зрительных залов 200 лк при
использовании люминесцентных светильников и 100 лк при использовании ламп накаливания);
F — площадь пола помещения, м 2 ;
qосв — удельные тепловыделения от светильников, Вт/(лк м 2 ) (от 0,05 до
0.15 для люминесцентных светильников и от 0,13 до 0,25 для ламп накаливания);
ηосв — доля тепловой энергии, попадающей в помещение (если светиль-
ники установлены непосредственно в помещении, то ηосв = 1, а если вне помещения, то ηосв = 0,85 для ламп накаливания и ηосв = 0,55 для люминесцентных светильников).
5.6.3. Теплопоступления от солнечной радиации через окна
Теплопоступления от солнечной радиации через окна, называемые в СНиП термином «лучепрозрачные проемы», определяются только для теплого периода в том случае, если в расчетном помещении имеются окна или прозрачные застекленные двери.
Расчетная модель поступления теплоты в помещение приведена на рисунке 4.
т
епла потолком
Прямая радиация находящийся в тени
Оконный проем, Итоговые теплопоступления
облучаемый солнцем в воздух помещения
Рис 4. Схема поступления тепла солнечной радиации
через лучепрозрачные вертикальные проемыТепловое излучение от солнца, которое зависит от широты местности, ориентации проема и расчетного часа суток, может поступать через окна в помещение непосредственно с прямыми солнечными лучами (прямая радиация) и за счет отражения от окружающих поверхностей (рассеянная радиация). Часть теплового потока поглощается пылью, находящейся в атмосфере, часть, отражается от поверхности стекол, часть поглощается конструкцией переплетов. Поэтому в помещение поступает уменьшенный тепловой поток, величина которого определяется загрязненностью атмосферы и конструкцией окон. Тепло, поступившее в итоге в помещение, не может быть все передано воздуху помещения, так как некоторая его доля будет поглощена внутренними ограждениями помещения – полом, потолком и внутренними стенами. Степень поглощения зависит от количества и площади внутренних ограждений, их материала и периода времени поступления солнечной радиации в помещение.
Таким образом, подробный расчет требует учета большого количества факторов. В инженерной методике расчета за стандартный вариант принято поступление тепла через одинарное остекление толщиной 3 мм, а учет дополнительных факторов осуществляется путем введения поправочных коэффициентов. Расчет теплопоступлений от солнечной радиации через вертикальные проемы Qср, Вт, выполняется для конкретного часа суток по формуле
где qпр , qр — прямая и рассеянная солнечная радиация через стандартный
оконный проем данной ориентации в расчетный час суток, Вт/м 2 , определяются по таблицам в справочной, учебной и нормативной литературе;
К1пр , К1р — поправочные коэффициенты, учитывающие загрязнение атмо-
сферы и затенение проема переплетами для облучаемого солнцем проема и необлучаемого;
К2 — поправочный коэффициент, учитывающий загрязнение стекла;
Котн — поправочный коэффициент относительного проникания сол-
нечной радиации через проем, отличающийся от стандартного (учитывает толщину и количество стекол и наличие солнцезащитных устройств);
Как — поправочный коэффициент, учитывающий влияние аккумуля-
ции тепла внутренними ограждениями.
Значения всех входящих в формулу параметров выбираются из нормативной литературы для расчетного часа суток и заданной ориентации ограждений. За расчетный час следует принимать такой час в период работы предприятия, когда имеют место максимальные значения теплопоступлений от солнечной радиации.
При нескольких окнах, имеющих различную ориентацию, следует просчитать теплопоступления в течение каждого часа рабочего периода предприятия и выбрать за расчетный час тот, в который теплопоступления максимальны. Учитывая большое количество однотипных вычислений, обычно расчет выполняют на компьютере по имеющимся программам.
Теплопоступления и теплопотери — УКЦ
Редакция журнала продолжает публикацию отдельных глав книги «Системы вентиляции и кондиционирования. Теория и практика», подготовленной специалистами компании «Евроклимат».
Теплопоступления и теплопотери в результате разности температур.Расчет поступления тепла через внешние ограждающие конструкции в летний период года затрудняется существенными колебаниями температуры наружного воздуха в течение суток и еще большими колебаниями теплового потока на наружных поверхностях ограждений за счет солнечного излучения. Значительное влияние на теплообмен оказывает и массивность ограждений, благодаря чему колебания температуры на их внутренней поверхности уменьшаются.
Потери тепла через ограждающие конструкции в зимний периодгода рассчитывают в предположении стационарного режима, так как зимой значительных колебаний температуры наружного воздуха и особенно колебаний температуры на наружной стороне ограждений не наблюдается. Все теплопоступления в помещения, как правило, переменны во времени. Часть из них зависит от изменения температуры наружного воздуха и притока тепла от солнечного излучения, а остальные являются функцией изменения условий внутри обслуживаемого помещения.
Расчет теплопередачи через ограждения помещений выполняется по известным зависимостям, согласно строительной теплотехнике СНиП 11-3-79*. Расчетные наружные температуры (t,Нрасч) приведены в главе II, а внутренние (tВрасч) выбираются с учетом комфортных условий или технологических требований, предъявляемых к производственным процессам. Количество тепла Qогр, передаваемое через каждое ограждение площадью F, м 2 , имеющее коэффициент теплопередачи k (Вт/м 2 ·°С), определяется по формуле:
где Y — поправочный коэффициент, принимаемый согласно указаниям норм СНиП 2.04.05-91* или ведомственных рекомендаций.
Представленная формула не учитывает ряда факторов, влияющих на величину теплопотерь или теплопоступлений. В частности, необходимо вводить поправочные коэффициенты на ориентацию ограждения на сторону света, на обдувание ветром и его этажность, на проникновение в помещение наружного воздуха через открытые окна, двери и различного рода неплотности. Кроме этого, следует вводить поправку на солнечную радиацию. Все эти коэффициенты являются составными коэффициента Y.
Поглощение солнечного излучения стеной зависит от теплоты самой стены, которая постоянно отражает какую-то часть приходящего тепла. Выбор цвета наружных стен является важным фактором ограничения или усиления теплопритоков. В расчетах учитывается определенный коэффициент поглощения тепла, который может достигать 0,9 для стены темного цвета, 0,7 для цвета серого и 0,5 для стены светлого цвета.
Солнечное излучение, направленное на стену или на крышу (потолок), проявляется в виде избыточного тепла, поступающего в помещение в течение некоторого времени, количество этого тепла зависит от характеристик самой стены. Солнечное излучение повышает температуру наружной поверхности, но так как температуры внутренней поверхности ниже, возникает интенсивный тепловой поток. Обычно чем больше массивность стены (вес стены на квадратный метр площади), тем больше время передачи тепла в помещение. В то же время очень легкая стена передает почти сразу полученное от солнечного излучения тепло в помещение. Такое явление очень важно при определении тепловых нагрузок в помещении. Действительно, очень толстая стена способна задерживать тепловую нагрузку на определенный период, уменьшая таким образом пиковую нагрузку. На рис. 1 это явление показано на примере двух кривых: верхняя кривая отражает значение моментальной тепловой нагрузки, нижняя кривая показывает, как это полученное тепло может быть задержано по времени толстой стеной (более длительная передача).
Верхняя кривая показывает моментальную нагрузку, нижняя кривая отражает эффективную тепловую нагрузку аккумулирования тепла стеной средней толщины.
 |
| Рис. 1. Тепловая нагрузка от солнечного излучения на участок стены |
Для противодействия моментальной тепловой нагрузке было бы необходимым подбирать кондиционер на пиковую моментальную нагрузку. Для нейтрализации уменьшенной тепловой нагрузки достаточно кондиционера намного меньшей мощности, которая может действовать более длительное время. На рис. 2 для сравнения представлены эффекты сглаживания тепловой нагрузки стенами различной толщины; можно наблюдать, как снижается величина тепловой нагрузки по мере утолщения стены здания.
 |
| Рис. 2. Развитие эффективной тепловой нагрузки излучения на стены различной толщины |
Из вышесказанного можно сделать вывод, что: в зданиях из легких конструкций эффективные тепловые нагрузки являются повышенными и быстро изменяющимися; в зданиях с тяжелыми стенами тепловые нагрузки ниже по величине и изменяются на протяжении длительного времени. Установка кондиционирования в последнем случае менее дорогостоящая.
Теплопоступления от солнечного излучения через остекление
Избыточная теплота солнечного излучения немедленно поглощается средой помещения и, если речь идет о магазинах с большими застекленными витринами, зрелищных помещениях и пр., значительно увеличивает тепловую нагрузку. Действительно, в зависимости от типа стекла почти до 90% тепла солнечного излучения передается в помещение, а остальная часть отражается. В большинстве случаев тепловая нагрузка от солнечного излучения в общественных и административных зданиях может составлять до 50% в общем балансе теплопоступления. Обычно максимальная тепловая нагрузка достигается при максимальном уровне излучения. Солнечное излучение состоит из двух компонентов: прямой составляющей и рассеянной. Интенсивность солнечного излучения зависит от широты местности и варьируется в зависимости от времени года и времени суток.
Поступление тепла от солнечной радиации зависит от рода и структуры материала наружных ограждений, состояния и цвета их поверхности, угла, под которым солнечные лучи падают на поверхность, ориентации поверхности по странам света и др.
Наибольшее поступление тепла от солнечной радиации происходит через остекленные наружные поверхности: окна, фонари.
Расчетные количества тепла, поступающего от солнечной радиации (Вт/м 2 ·ч) через остекленные поверхности, приведены в табл. 1.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Таб. 1. Примечания: 1. Теплопоступления от радиации через остекленные поверхности, ориентированные на север, не учитываются.
2. Для А-образных фонарей расчетная поверхность принимается по горизонтальной проекции, т.е. в плане.
Поступления тепла от солнечной радиации через остекленные поверхности, отличные от приведенных в табл. 1, необходимо умножать на соответствующие коэффициенты, приведенные в табл. 2.
|
Поступление тепла от солнечной радиации учитывается для летнего и переходного периодов, начиная от наружных температур +10°С и выше.
За расчетное количество тепла, поступающего от солнечной радиации, для данного помещения принимается большее из двух следующих значений:
а) количество тепла, поступающего через остекленную поверхность одной из стен, расположенной наиболее выгодно в отношении поступлении тепла от радиации или имеющей наибольшую световую поверхность, включая и тепло, поступающее через облучаемые поверхности фонарей и покрытия;
б) 70% количества тепла, поступающего через остекленные поверхности двух взаимно перпендикулярных стен помещения, включая и тепло, поступающее через облучаемые поверхности фонарей и покрытия.
| ||||||||||||
Для уменьшения теплопоступлений от солнечной радиации рекомендуется по возможности ориентировать помещения световыми проемами на север, устраивать минимальное количество световых проемов, избегать устройства фонарей, применять защитные противоинсоляционные приспособления: двойное остекление, забелку остекления, устройство штор, маркиз, козырьков, жалюзи. В результате применения указанных защитных приспособлений теплопоступления от солнечной радиации могут быть уменьшены до 60%, а мощность холодильной установки — на 10-15%.
Снижения теплопоступления от солнечной радиации при применении защитных противоинсоляционных приспособлений принимаются:
Теплопоступления от инфильтрации
Инфильтрация, или проникновение наружного воздуха под действием ветра и разности температур через неплотности наружных ограждающих конструкций, является фактором, которым нельзя пренебрегать. Особенно ее надо учитывать для окон и дверей, расположенных с подветренной стороны.
