5.6.1. Теплопоступления от системы отопления

Теплопоступления от системы отопления Q_со, 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 Q_тп — расчетные теплопотери, определенные при расчетной температу-

ре внутреннего воздуха, Вт;

t_в.ве — расчетные температуры внутреннего воздуха для расчета венти-

t_в.от — расчетные температуры внутреннего воздуха для расчета отопле-

t_н — расчетная температура наружного воздуха, С.

5.6.2.Теплопоступления от источников искусственного освещения

Теплопоступления от источников искусственного освещения Q_осв, 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 ;

q_осв — 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);

η_осв — доля тепловой энергии, попадающей в помещение (если светиль-

ники установлены непосредственно в помещении, то η_осв = 1, а если вне помещения, то η_осв = 0,85 для ламп накаливания и η_осв = 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.

тепла 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 Q_ср, Вт, выполняется для конкретного часа суток по формуле

где q_пр , q_р — 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;

К_1пр , К_1р — поправочные коэффициенты, учитывающие загрязнение атмо-

сферы и затенение проема переплетами для облучаемого солнцем проема и необлучаемого;

К₂ — поправочный коэффициент, учитывающий загрязнение стекла;

К_отн — поправочный коэффициент относительного проникания сол-

нечной радиации через проем, отличающийся от стандартного (учитывает толщину и количество стекол и наличие солнцезащитных устройств);

К_ак — 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.

Подробный расчет теплопоступлений и теплопотерь

Подробный расчет теплопоступлений и теплопотерь реализует компания «ИНТЕХ» (Москва). Чтобы получить КП на подробный расчет, позвоните по телефону: . Отправить письменную заявку Вы можете на email или через форму заказа .

Теплопоступления за счет разности температур (теплопередачи)

В летний период теплопоступление через внешние конструкции (стены, потолок) как правило, положительно. Расчет усложняется тем, что температура воздуха сильно меняется в течение суток, а солнечное излучение дополнительно нагревает внешнюю поверхность здания. Зимой тепло теряется через внешние конструкции. Колебания температуры в зимний период меньше, а нагрев поверхностей солнечным излучением незначителен.

Теплопоступление (или потеря тепла) за счет разности температур зависит не только от внешних условий, но и от температуры внутри помещения.

Расчет тепловых поступлений за счет теплопередачи выполняется согласно строительным нормативам СниП 11-3-79.

Количество тепла Qогр, переданное путем теплопередачи через ограждение (стену) площадью S, имеющее коэффициент теплопередачи k, вычисляется по формуле:

Здесь T — расчетная наружная температура, t — расчетная внутренняя температура, а Y — поправочный коэффициент, значение которого выбирается согласно СНиП 2.04.05-91.

Расчетные наружные температуры зависят от региона и приведены в ТАБЛИЦЕ, а внутренние температуры выбираются с учетом комфортности или технологических требований, в зависимости от назначения помещения.

Эта формула упрощена и не учитывает ряда факторов. Чтобы учесть направление относительно сторон света, солнечную радиацию, нагревающую стены и т.д., нужно вводить в данную формулу поправки. Они являются составными частями коэффициента Y.

Поглощение солнечного излучения ограждением зависит от следующих факторов:

• Цвета стен: коэффициент поглощения тепла достигает 0.9 для темного цвета наружных стен и лишь 0.5 — для светлых стен.

Тепловых характеристик стен: чем массивнее стена, тем больше задержка поступления тепла в помещение. Тепловая нагрузка при нагреве массивной стены распределяется на более длительное время. Если же стены тонкие и легкие, то тепловые нагрузки повышаются и быстро изменяются при изменении внешних условий. При этом требуются более дорогие и мощные установки кондиционирования.

Теплопоступления от солнечного излучения через остекленные проемы

Тепло солнечного излучения может значительно увеличивать теплопоступление в здание (например, в магазине с витринами). В помещение передается до 90% солнечного тепла, и лишь небольшая часть отражается стеклами. Наиболее интенсивно тепло излучения поступает летом, в ясную погоду.

Теплопоступление излучения учитывается в тепловом балансе здания только для летнего и переходного времени, когда наружная температура превышает +10 градусов.

Поступление тепла солнечного излучения зависит от следующих факторов:

• Рода и структуры материалов ограждения;
• Состояния поверхности (например, через грязное стекло пройдет меньше излучения);
• Угла, под которым солнечные лучи падают на поверхность;
• Ориентации помещения по сторонам света (теплопоступления от радиации через окна, выходящие на север, вообще не учитываются).

За расчетную величину теплопоступлений от излучения принимается большая из двух величин:

1. тепло, поступающее через остекленную поверхность той из стен, которая наиболее выгодно расположена относительно поступления тепла или имеющей максимальную световую поверхность
2. 70% от тепла, поступающего через остекленные поверхности двух перпендикулярных стен помещения.

Если нужно уменьшить теплопоступления от солнечной радиации, рекомендуется принимать следующие меры:

• ориентировать помещения окнами на север
• делать минимальное количество световых проемов
• применять защиту от солнечных лучей: двойное остекление, побелку стекол, устройство штор, жалюзи и т.д.

При использовании комплексной защиты от солнца теплопоступления от излучения можно сократить практически вдвое, и мощность требуемой холодильной установки уменьшится на 10-15%.

Теплопоступления от инфильтрации воздуха

Под действием ветра разницы температур воздух может проникать в помещение через неплотности стен, окон, дверей и т.п. Это явление называют инфильтрацией.

Особенно сильна инфильтрация через окна и двери, расположенные с подветренной стороны. Масса воздуха, который инфильтруется через щель, вычисляется по формуле:

Здесь a — коэффициент, который зависит от типа щелей, m — удельная масса воздуха, проникающего через 1 погонный метр щели, зависит от скорости ветра, l — длина щели.

Воздух, поступивший за счет инфильтрации в холодное время года, требует подогрева. Расход тепла составит

Здесь с- теплоемкость воздуха, t — внутренняя расчетная температура, T — температура внешнего воздуха.

Если требуется лишь приблизительный подсчет расхода тепла на подогрев инфильтрованного воздуха, можно просто ввести поправку на теплопотери через инфильтрацию в размере 10-20% общей потери тепла.
В летний период наружный воздух может иметь температуру выше, чем в помещении, и тепловая нагрузка от инфильтрации будет положительна, то есть потребуется увеличить мощность охлаждения. Однако летом влияние инфильтрации воздуха меньше, потому что обычно меньше скорость ветра и разность внешней и внутренней температур.
Кроме того, вместе с воздухом в помещение поступает и дополнительная влага. Поэтому желательно герметизировать все ограждения. Если притворы окон и дверные проемы уплотнены, то инфильтрацию воздуха можно вообще не учитывать при составлении теплового баланса помещения.

Теплопоступления от людей

Количество тепла, выделяемое людьми в помещении, всегда положительно. Оно зависит от числа людей, находящихся в помещении, выполняемой ими работы и параметров воздуха (температуры и влажности).

Кроме ощутимого (явного) тепла, которое организм человека передает окружающей среде путем конвекции и лучистой энергии, выделяется еще и скрытое тепло. Оно тратится на испарение влаги поверхностью кожи человека и легкими.

От рода занятий человека и параметров воздуха зависит соотношение явной и скрытой выделяемой теплоты. Чем интенсивнее физическая нагрузка и выше температура воздуха, тем больше доля скрытого тепла, при температуре воздуха выше 37 градусов все тепло, выработанное организмом, выделяется путем испарения.

• При любом виде деятельности — от сна до тяжелой работы — тепловыделение больше при низкой температуре окружающей среды.
• Чем выше температура воздуха, тем больше скрытое тепловыделение и меньше явное тепловыделение.

При расчете тепловыделения от людей нужно принять во внимание, что в помещении не всегда будет находиться максимальное число людей. Среднее число людей, которые обычно будут находиться в помещении, определяют на основании опыта (например, число посетителей в магазине), или с помощью установленных коэффициентов (например, в учреждениях — 0.95 от общего числа сотрудников).

Таблица тепловыделения от людей в зависимости от температуры среды и физической нагрузки

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 (t_Врасч) выбираются с учетом комфортных условий или технологических требований, предъявляемых к производственным процессам. Количество тепла Q_огр, 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.

Характеристика остекленной поверхности Стороны света и широты, град. юг юго-восток и юго-запад восток и запад северо-восток и северо-запад 35 Окна с двойным остеклением (две рамы) с деревянными переплетами 128 145 169 99 140 167 145 157 169 76 76 70 То же, с металлическими переплетами 163 186 209 128 175 209 186 198 209 93 93 93 Фонарь с двойным остеклением с металлическими переплетами (прямоугольный и типа шеда) 151 186 198 128 175 198 186 198 209 99 99 93 То же, с деревянными переплетами 140 167 175 106 157 175 167 180 186 87 87 81

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.

Тип остекления Поправочный коэффициент Для окон с двойным остеклением в одной раме 1.15 Для окон с одинарным остеклением 1.45 Для фонарей с одинарным остеклением 1.25 Для обычно загрязненного стекла 0.80 Для сильно загрязненных остекленных поверхностей в литейных, кузницах и т.п. 0.70 Для забеленных остекленных поверхностей 0.60 Для поверхностей, остекленных обычным матовым стеклом 0.40 Для окон с устройством козырьков 0.25

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.

Значения коэффициента a Фрамуги окон и дверей: с одинарными деревянными переплетами 1.0 С двойными 0.5 С одинарными металлическими переплетами 0.65 С двойными 0.33 Двери и ворота 2.0

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:

при шторах между оконными переплетами — 50%;

то же, при внутренних шторах на окнах — 40%;

при устройстве жалюзи — 50%.

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.

Читайте также:  Газ для отопления легче воздуха