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) t_н=-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(t_в-t_н)/R₀

- где величина R, обратная коэффициенту теплопередачи, называется сопротивлением теплопередачи (термическим сопротивлением):

(3)[9]

где α_в – коэффициент теплоусвоения внутренней поверхности ограждающей конструкции, для полов, потолков, стен - α_в=8,7 (7,5 ккал/ч);

α_н – коэффициент теплоотдачи у наружной поверхности ограждающей конструкций α_н=23Вт; для чердачных α_н=12Вт; для полов над подвалом α_н=6 Вт.

δ- толщина слоя ограждающей поверхности;

λ – коэффициент теплопроводности материала конструкции.

или

R₀=R_в + R_т + R_н, (4)[10]

где R_в=1/α_в, R_т= δ/λ, R_н=1/α_н – 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 R_в показывает разность температур, необходимую для перехода 1 ккал тепла от внутреннего воздуха к 1 м² внутренней поверхности ограждения за 1 ч; R_т – разность температур, необходимую для перехода 1 ккал тепла через толщу ограждения (поверхностью 1 м²) за 1 ч, а R_н – 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 ΣR_в.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 (t_в-t_н) (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 м^2.

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:

Q_и = GcF(t_в - t_н) (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;

t_в, t_н - 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.

Q_oгp = KF(t_в - t_н)n(1+Sb) (10)[13]

где K - коэффициент теплопередачи; F - площадь ограждений; (t_в - t_н) - 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]