Расчет тепловых потерь здания лаборатории внешней дозиметрии, через ограждающие конструкции помещений
Произведем расчет теплопотерь через ограждающие конструкции для административно – бытового 2-х этажного дома в Мурманской области г. Полярные Зори.
Расчетная наружная температура (средняя температура самой холодной пятидневки) tн=-30 0С согласно СНиП 23-01- .[7] Стены дома – плиты парапетные железобетонные для производственных зданий, пол - железобетонные плиты. Окна с двойным остеклением размером 2,4×1,8 м.
Полярные Зори находятся в нормальной зоне (по карте СНиП II-3-79).[8] Относительная влажность воздуха в помещении φ = 60%. Поэтажный план и разрез здания, а также ориентация здания по странам света представлены на рис. 1-5 (см. приложение 1-4).
Расчет тепловых потерь производим по формуле:
Q=A(tв-tн)/R0
- где величина R, обратная коэффициенту теплопередачи, называется сопротивлением теплопередачи (термическим сопротивлением):
(3)[9]
где αв – коэффициент теплоусвоения внутренней поверхности ограждающей конструкции, для полов, потолков, стен - αв=8,7 (7,5 ккал/ч);
αн – коэффициент теплоотдачи у наружной поверхности ограждающей конструкций αн=23Вт; для чердачных αн=12Вт; для полов над подвалом αн=6 Вт.
δ- толщина слоя ограждающей поверхности;
λ – коэффициент теплопроводности материала конструкции.
или
R0=Rв + Rт + Rн, (4)[10]
где Rв=1/αв, Rт= δ/λ, Rн=1/αн – соответственно сопротивления тепловосприятию, теплопроводности и теплоотдаче.
Сопротивление теплоотдаче R равно разности температур, необходимой для того, чтобы через 1 м2 поверхности ограждения за 1 ч прошла 1 ккал тепла. Соответственно Rв показывает разность температур, необходимую для перехода 1 ккал тепла от внутреннего воздуха к 1 м2 внутренней поверхности ограждения за 1 ч; Rт – разность температур, необходимую для перехода 1 ккал тепла через толщу ограждения (поверхностью 1 м2) за 1 ч, а Rн – разность температур, необходимую для перехода 1 ккал тепла от 1 м2 наружной поверхности ограждения к наружному воздуху за 1ч.
Термическое сопротивление имеет размерность:
Если ограждение является многослойным, то термическое сопротивление его будет равно:
(5)
где - сумма термических сопротивлений всех слоев ограждения.
Коэффициент теплопроводности λ твердых тел значительно выше, чем у воздуха, поэтому естественно стремление применить воздушные прослойки в строительных конструкциях в качестве тепловой изоляции. Передача тепла через воздушные прослойки осуществляется теплопроводностью, конвекцией и лучеиспусканием, причем доля каждого из видов передачи зависит от ряда факторов, в частности от толщины воздушных прослоек, их положения (горизонтальное или вертикальное), направления теплового потока (сверху вниз, снизу вверх).
Сопротивление теплопередаче многослойных конструкций с воздушными прослойками выражается формулой:
(6)[11]
где ΣRв.п – термическое сопротивление воздушных прослоек.
Соответственно значение коэффициента теплопередачи:
(7)
Зная коэффициент теплопередачи K или термическое сопротивление R=1/K, можно определить потери тепла Q ккал/ч, ограждениям по формуле:
Q = KF (tв-tн) (8)[12]
Определение тепловых потерь проведем в табличной форме. Таблица - состоит из 16 граф, заполняемых при расчете (см. приложение 6).
В графе 1 таблицы записываются номера помещений. Нумерацию помещений произвели поэтажно, начиная с угловых комнат (для первого этажа с №101, для второго – с №201). Первая цифра указывает этаж данного помещения.
В графе 2 указывается наименование ограждения.
В графе 3 принято условное обозначение ограждений:
Д.О. – окно с двойным остеклением, Пл. – пол, Пт. – потолок, Н.С. – наружная стена, Д.Д. – двойная дверь.
В графе 4 указывается ориентация по странам света.
В графе 5 указывается расчётная температура наружного воздуха для расчётов ограждения в градусах.
В графу 6 заносится коэффициент уменьшения расчетной разности температур, величина которого принимается по СНиП II-3-79.
В графе 7 указан расчётный перепад температур в градусах.
В графе 8 при определении площади стен из общей площади стен не вычитают площади окон; площадь окон записываем в отдельную строчку. Однако в графу 10 заносим только разность коэффициентов теплопередачи окон и стен.
В графе 9 указывается площадь ограждений в м2.
В графу 10 вносится коэффициент теплопередачи для ограждений.
Для стен: K= =1; для окон K=
=1,5; для полов K=
=0,28;
для потолка K= = 0,89.
Данные графы 11 получаются перемножением величин из граф 6, 7, 9 и 10.
В графу 12 вносим добавки на теплопотери по странам света.
В графу 13 в числе других вносим добавки (5%) на теплопотери через наружные стены и окна, если помещение имеет две или более наружные стены.
В графе 14 приводятся добавочные потери тепла на инфильтрацию, определяемые по формуле:
Qи = GcF(tв - tн) (9)
где G - нормативная воздухопроницаемость ограждений; (кг/ *ч), принимаемая по табл.12 СНиП II-3-79.
c - теплоёмкость воздуха, равная 0,24 ккал/ ( кг*0С);
F - площадь ограждений в м2;
tв, tн - расчётные внутренняя и наружная температура;
В графе 15 указывается коэффициент учитывающий дополнительные теплопотери.
В графе 16 приводятся потери тепла с учетом всех добавок. В этой же графе указывается сумма тепловых потерь всеми ограждениями данного помещения.
Qoгp = KF(tв - tн)n(1+Sb) (10)[13]
где K - коэффициент теплопередачи; F - площадь ограждений; (tв - tн) - расчётный перепад температуры; n- коэффициент уменьшения расчётной разности температуры; (1+Sb) - сумма коэффициента учитывающего дополнительные теплопотери.
Потери тепла полами (помещения нижних этажей) или потолками (помещение верхних этажей) коридоров, не имеющих других наружных ограждений, кроме указанных в главе 3, относятся к теплопотерям помещений, двери которых открываются в данный коридор (если эти теплопотери в пределах 200-300 ккал/ч).[14]