Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






  • Раздел I. Расчет теплофизических характеристик наружного ограждения.






     

    Теплопередачей называется перенос тепла от одной жидкой или газовой среды к другой через твердую поверхность.

    Теплопередача включает в себя 3 вида теплообмена:

    1. Теплопроводность

    2. Конвекция

    3. Излучение

    Схему теплопередачи через трехслойную стенку можно представить следующим образом:

     
     

     

     


    где δ 1, δ 2, δ 3 – толщина соответствующего слоя стены,

    λ 1, λ 2, λ 3 – теплопроводность слоев стены,

    tв – температура воздуха в помещении,

    t1 – температура внутренней поверхности стены,

    t2 – температура на границе первого и второго слоев стены,

    t3 – температура на границе второго и третьего слоев стены,

    t4 – температура наружной поверхности стены,

    tн – температура наружного воздуха.

     

    Удельный тепловой поток от воздуха помещения к воздуху улицы одинаков для любого слоя стены. Теплопередача от внутреннего воздуха к внутренней поверхности происходит путем теплообмена, который описывается формулой:

    q=α в*(tв-t1)

    где q – удельный тепловой поток;

    α в – коэффициент теплообмена между воздухом помещения и

    внутренней поверхностью стены;

    tв-t1 – температурный напор от воздуха помещения к стенке.

     

     

     
     


    Тепло от воздуха к стене передается двумя путями:

    1. Путем конвекции за счет того, что теплые частицы воздуха подходят к стенке и отдают свое тепло ей.

    2. Путем излучения от более теплых предметов и от людей к внутренней поверхности стены.

    α вкл,

    где α к и α л – коэффициенты теплообмена конвекцией и излучением соответственно.

     

    Для случая теплообмена помещения со стеной коэффициенты конвекции и излучения примерно одинаковы и равны

    α к= α л=50% α в .

    (tв-t1) называется температурным напором от воздуха помещения к стенке.

    Внутри стенки тепло передается путем теплопроводности, процесс которой описывается следующей формулами:

    - для первого слоя стены: q=λ 11*(t1-t2);

    - для второго слоя стены: q=λ 22*(t2-t3);

    - для третьего слоя стены: q=λ 33*(t3-t4).

     

    Теплообмен наружной поверхности стены с уличным воздухом:

    q=α н*(t4-tн),

    где α н – коэффициент теплообмена наружной поверхности стены и уличного воздуха, поскольку на улице часто бывает ветер теплообмен между стеной и уличным воздухом гораздо интенсивнее теплообмена, между воздухом комнаты и стеной α н> α в.

    Соответственно и доли тепла переносимые от стены к уличному воздуху меняются

    α к=80%α н,

    α л=20%α н.

    Решим все 5 уравнений относительно температурных напоров:

    1. tв-t1=q/α в

    2. t1-t2=q*δ 11

    3. t2-t3=q*δ 22

    4. t3-t4=q*δ 33

    1. t4-tн=q/α н.

     

    Сложим между собой все 5 последних уравнений получим в левой части:

    tв- t1+ t1- t2+ t2- t3+ t3- t4+ t4- tн = tв- tн

    в правой части:

     

    q(1/ α в + δ 11 + δ 22 + δ 33 + 1/ α н.)

    Каждый из членов стоящих в скобках в правой части называется тепловым или термическим сопротивлением – R.

    Rв=1/α в тепловое сопротивление между воздухом комнаты и внутренней стеной.

    R111 тепловое сопротивление 1-го слоя стены

    R2=δ 22 тепловое сопротивление 2-го слоя стены

    R333 тепловое сопротивление 3-го слоя стены

    Rн =1/α н тепловое сопротивление между наружной стеной и окружающим средой

    Сумма тепловых сопротивлений обозначается R0 – общее сопротивление стенки. Чем больше сопротивление стенки, тем меньше тепла уйдет из помещения в окружающую среду:

    R0=(Rв+R1+R2+R3+Rн).

    Рассчитаем составляющие общего теплового сопротивления заданной стенки:

    Rв=1/α в=1/8.7 =0.115 м2°С/Вт

    R111=0.03/0.19=0.158 м2°С /Вт

    R222=0.2/0.22=0.909 м2°С /Вт

    Rн=1/α н=1/23=0.0435 м2°С /Вт.

     

    Таким образом, формула описывающая теплопередачу через трехслойную стенку примет вид:

    tв-t1=q*R0

    или

    q=(tв-tн)/R0.

    Величина обратная общему термическому сопротивлению стенки обозначается «k» и называется коэффициентом теплопередачи.

    Для обеспечения необходимого температурного режима в помещении необходимо выполнить следующие условия:

    ³ ,

    где - общее фактическое сопротивление стенки,

    - требуемое общее сопротивление стенки.

    Требуемое общее сопротивление стенки можно определить двумя способами:

    1. По санитарно-гигиеническим и комфортным условиям, в соответствии с которыми разность температур tв-t1 4°C.

    По этому способу требуемое тепловое сопротивление определяется по формуле:

    =n*(tв-tн5)/(tв-t1)*α в,

    где n – коэффициент, учитывающий ориентацию стен определяется по таблице 3 «Теплотехнического СНиПа».

    Расчетная температура воздуха в помещении tв=22°С

     

    α в=8.7 Вт/м2*С,

    –средняя температура наружного воздуха в течение наиболее холодной пятидневки, -26°С.

    (tв-t1) = 4°С

    =1*(22-(-26))/4*8.7=1.379 (м2°С)/Вт

    2. По условию энергосбережения, основанному на использовании продолжительности отопительного периода и средней климатической температуры во время этого периода.

    ГСОП=(tв-t0)*Zот.пер.,

    где ГСОП – градусо-сутки отопительного периода,

    tв – расчетная температура воздуха в помещении,

    t0 – средняя климатическая температура в течении отопительного периода,

    Zот.пер. – продолжительность отопительного периода.

     

    ГСОП=(22-(-3.1))*196=4919.6 °С/сутки

    По полученному значению ГСОП, используя таблицу 2[5] с помощью интерполяции определим требуемое термическое сопротивление по второму способу:

    ГСОП        
    , [(м2°С)/Вт] 2.1 2.8 3.5 4.2

     

     

    N
    C
    B
    M
    A
    y
    ymax
    ymin
    x
    xmax
    xmin

    y = ymin+MN

    MN/BC = AN/AC

     

     

    MN = (BC*AN)/AC = (ymax-ymin)/(xmax-xmin)*(x- xmin)

    y = ymin +(x- xmin) (ymax-ymin)/(xmax-xmin)

    y =2.8 +(4919.6 – 4000) (3.5-2.8)/(6000-4000)= 3.123 (м2°С)/Вт

     

    Из двух полученных значений выбираем наибольшее и закладываем его в дальнейший расчет, таким образом расчетное требуемое термическое сопротивление =3.123 (м2°С)/Вт

    Рспишем расчетное требуемое общее сопротивление стены через его составляющие:

    ()р=Rв+R1+R2+ +Rн

    Определим расчетное термическое сопротивление третьего слоя стены:

     

    ()р-(Rв+R1+R2+Rн)

     

    =3.123-(0.115+0.158+0.909+0.0435)=1.897 (м2°С)/Вт

    Определим расчетная толщину третьего слоя стены:

    =

    =

    =1.897 *0.041=0.0778 м =77.78 мм

    Выбираем ближайшее к расчетному нормативное значение толщины теплоизоляции, она и будет фактической толщиной третьего слоя стены: 0.0778*100 = 7.78 см

    Определим фактическое сопротивление 3-го слоя стены:

    3ф3=0.0778/0.041=1.897 (м2°С)/Вт

    Фактическое общее термическое сопротивление стены:

    =Rв+R1+R2+ +Rн

    =0.115+0.158+0.909+1.897+0.0435=3.1225 (м2°С)/Вт

     

     






    © 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
    Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
    Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.