Расчет теплопоступлений в помещение. Тепловой баланс помещений.

Для того чтобы правильно запроектировать системы, обеспечивающие нормируемые параметры микроклимата в помещении, необходимо составить тепловой баланс помещения (здания).

Тепловой баланс складывается из теплопотерь и теплопоступлений имеющихся в помещении.

К поступлениям тепла относятся:

· тепло, выделяемое людьми;

· от солнечной радиации (через светопрозрачные и непрозрачные ограждающие конструкции);

· от источников искусственного освещения;

· от нагретого оборудования и изделий;

· от оборудования, использующего механическую и электрическую энергию;

· тепловыделения от остывающих изделий и материала;

· тепловыделения при конденсации водяных паров.

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.

Тепловое 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.

Расчетная модель поступления теплоты в помещение приведена на рисунке

Схема поступления тепла солнечной радиации через лучепрозрачные вертикальные проемы

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. Теплопоступления от солнечной радиации учитывавают при наружной температуре 10ºС и выше.

Для остекленных проемов

Q_рад = q΄·F·β_сз·k_о·k_а , Вт

где q΄ - тепловой поток через одинарное остекление для расчетного часа суток и соответствующей ориентации остекления, ;

F - площадь остекления, м²;

β_сз - коэффициент учитывающий теплопропускание защитных устройств;

k_о - коэффициент, зависящий от типа освещения;

k_а - коэффициент, учитывающий аккумуляцию тепла внутренними ограждающими конструкциями помещения.

,

где F₁, F₂, F₃, F₄ - площади соответственно двух внутренних стен, потолка и пола помещения, м²;

m₁, m₂, m₃, m₄ - коэффициенты, учитывающие аккумуляцию тепла соответственно двумя внутренними стенами, потолком и полом помещения и принимаемые в зависимости от материала ограждающей конструкции, ее толщины и периода поступления прямой солнечной радиации на фасад здания справочникам

q΄= (q_вп + q_вр)· k₁· k₂,

где q_вп - поступление прямой солнечной радиации через вертикальное остекление, ;

q_вр - поступление рассеянной солнечной радиации через вертикальное остекление, ;

k₁- коэффициент, учитывающий затенение остекления световых проемов переплетами и загрязнение атмосферы.

k₂ - коэффициент, учитывающий загрязнение стекла.

Расчет поступлений тепла 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.

В помещении, в котором поддерживается постоянный (стационарный, не меняющийся во времени) тепловой режим, должен наблюдаться тепловой баланс (это следует из закона сохранения теплоты)

∑Q = 0 или Q_пост – Q_пот = 0 или Q_изб = 0.

Даже если бы в помещении не было систем обеспечения микроклимата, то есть систем отопления и вентиляции, баланс тепла все равно бы соблюдался, просто баланс существовал бы при температурах внутреннего воздуха, неприемлемых для человека. Наличие систем отопления, вентиляции и кондиционирования позволяет обеспечить тепловой баланс при требуемой температуре внутреннего воздуха. Таким образом, если при расчетной температуре внутреннего воздуха баланс не наблюдается, то есть имеют место избытки или недостатки теплоты, системы обеспечения микроклимата должны скорректировать баланс, введя в помещение точно такое же количество теплоты, но с противоположным знаком

Q_ве = – Q_изб

Таким образом, для определения расчетной тепловой (холодильной или отопительной) способности системы следует произвести расчет избытков теплоты в помещении путем суммирования всех теплопоступлений и теплопотерь с учетом знака (теплопотери учитываются со знаком "минус").

Учитывая наличие знака "минус" перед значением тепловых потерь, результат суммирования теплопоступлений и теплопотерь может оказаться как положительным, так и отрицательным. В первом случае говорят об избыткахтеплоты в помещении, а во втором случае – о недостатках теплоты.

Таблица теплового баланса составляется для трех периодов года по определенной форме

Таблица — Тепловой баланс

ЛЕКЦИЯ 5 ЛЕКЦИЯ 6