Среднее значение коэффициента теплопроводности

■"пок

0.265/0,677 = 0,4 ВтДмРС).

пок

По номограмме определяют значения *2 = 0,51; = 0,09; = 0,0037.

Для перекрытия над подвалом требуемое термическое сопротивление составляет 1,16 м^.°С /Вт. В данном случае может быть принят пол на лагах по кирпичным столбикам на железобетонном перекрытии со шлаковьпл утеплителем, толщина слоя утеплителя — 100 мм. Термическое сопротивление такой конструкции

i5!nep = 1,024 м2.°С/Вт.• .

Толщина перекрытия над подвалом ^пер=^пол+5в.п.+ ^ут+^ж.б.

(5.25)

■■да ^ пол> ^ в.п.> ^ ут» ^ ж.б ~ соответственно толщина пола. воздушжЛ прослойки, утеплителя, железобетонной плиты, м. Толщина перекрытия составит: S = 0,37 + 0,03 + + 0,1 + 0,035 = 0,202 м.

Среднее значение коэффициента теплопроводности

Л = 5пер/^пер = 0.202/1,024 = 0,197 Вт/ м.°С .

По номограмме fcj = 0,73; = 0,08.

Аккумулирование теплоты внутренними перекрытиями и перегородками. Массив внутренних ограждающих конструкций (перекрытий и перегородок), обладая достаточной теплоаккумулирующей способностью, оказывает значительное стабилизирующее воздействие на температуру внутреннего воздуха.

Для определения температуры на поверхности перегородок и перекрытия используют следующую расчетную формулу:

Bisin2/w t ^ Bi(cos2yu^+")

sin2/U2

"(l+-Ar + 4Bi)]

(5,26)

Ml

Уравнение для поиска корнй! 2 МЫ

r»Bi 132

(5.27) (5.28)

Для расчета) могут быть также построены номограммы по

формуле

Bisin2;U

Bifcos2>(^ +—^jjj-^+1) j А(дГ dt)

IBi """^^n

- [cos2yW (1 - —T) + ^rr— (1«i)]

(5.29)

Для инженерных расчетов формулу (5.26) можно преобразовать как

*п^(- 4 i +1)" пер(- г, о " fBH(iH) - *пер(- I, О-

(5.30)

Необходимо определить значение к для кирпичной перегородки. Толщина пц^егород--ки - 0,135 м, R^ = 0,327 м^ .°C/Bi.

Термическое сопротивление собственно перегородки составляет:

R^Rq- (J^bh + ^н) = 0.191 м^< °С/Вт.

Среднм значение коэффициента теплопроводности:

л=-

= 0,135/0,191 = 0,707 Вт/м.ОС.

По формуле (5.29) к = 0,425.

Аккумулирование теплоты внутренним оборудованием. Массу внутреннего оборудования и его теплоемкость определяют либо по реальным даннь»! о предполагаемой расстановке мебели и оборудования, либо по ориентировочным данным, полученным на основании экспертных оценок.

Температуру на поверхности элементов оборудования определяют из уравнения

(5.31)

dt

об

-("р)об =<^BHfo6to6(t )"вн(t)• rдe Fpg - площадь поверхности контакта оборудования, мебели и т.п. с внутренним 2

воздухом, м ; m — масса внутреннего оборудования, кг; Ср — удельная теплоемкость материала, иа которого изготовлено оборудование, кДж/ кг .°С . вн ~ коэффициент теплообмена поверхности оборудования с внутренним воздухом, Вт/ м^-°С .

При дискретном изменении температур во времени формула (5Л) имеет вид

o6(i+1) - об(о ° f W+1) ~ об(1)1 f 1 + ^Р^" —:-л f)h

(5.32)

П1»1мер5.

Необходимо вывести расчетную формулу для определения изменения температуры мебели и бытовых устройств для здания из примера!. Поскольку в данном случае точных

данных о числе приборов и мебели нет, можно принять ориентировочно исходя из предполагаемого числа жителей дома, что общая их масса составит m^g = 300 кг, приблизительно площадь поверхности F^g = 32 м^, удельная теплоемкость ^g = 0,66 Дж/ кг .°С . Расчетное уравнение гфимет вид

*об(!н) - об(0 = (*вн(! + 1) - обСО^"™-

(5.33)

Передача тепла через остекление. Здесь необходимо учитывать теплотери и через обычные окна, и через остекление пассивной системы. При расчете теплопотерь коэффициент теплопередачи в течение суток будет меняться, так как ранее отмечалось, что эффективной система может быть только при условии установки теплозащитного экрана. Так, например: для двухстекольной защиты к^^ = 2,64 Вт/ м2.°с {К = 0,578 м2.°С /Вт). Если в качестве теплозащитного экрана использовать внутренние одинарные двери, то Ад^ = 2,9 Вт/м2.°с (К = о,344 м2.°с/Вт).

Таким образом, в вечернее время коэффициент теплопередачи для

окон iCQj^= 1,38 Вт/м2.°С.

Теплопотери при нагревании воздуха, поступающего за счет инфильтрации и вентиляции. Объем воздуха определяют из условий обеспечения требуемого воздухообмена. Методика расчета изложена в литературе [2].

Поступление тепла за счет инсоляции. Плотность потока солнечной радиации, проникающей во внутренний объем определяют по формуле

«погп(ф-)°«(гУ^погл-

Коэффициент поглощения Kjjjj,j, определяют как

к.

,=к„

ПОГП npi_(j_g)^^

Коэффициент пропусканияКдр подсчитывают по формулам:

%=1т;е^;гг^^р(-^>-

J sin (9^-0^) \%{e^-Q^

(5.34) (5.35)

(5.36) (5.37)

где /> — отражательная способность стекла; в 2~ преломления лучей; $ i — угол падения лучей; п - чиспо слоев стекла; К - коэффициент ослабления излучения (К =

= 0,04 см~^ для высокопрозрачного стекла, К = 0,32 см~1 для стекла низкого качества); Я — толщина стекол, см; £ — степень черноты поглощающего внутреннего покрытия;

— диффузная отражательная способность, _Р d~ "^^ "Р" двухстекольной защите, р ij^ = 0,29 при трехстекольной защите.

Подстановка значений составляющих уравнение (5.17), и решение относительно f^^^ ^ ^ позволяет прогнозировать температурный режим

здания с открытой пассивнойсистемой. В уравнении (5.17)

левая часть может быть приравнена к нулю, т.е. теплоаккумулирующая способность внутреннего воздуха очень мала по сравнению со строительными конструкциями. Тогда

BH^cmt^BHCr) - У - ^вн^ст^;[*вн( t Г *о1 -°вн^стУн( г) " *о1"

-^BH^cm^^/jC^) + °^вн^пок[*вн( Г)" *о1" "^ъ^иокЧ^ъ^Х) " о^ "

-вн^пок^г^чС * ) " *о1 - °^ ъ^хт^^п{ г ) * ^вн^пер1*вн( Т)" *о1 "

. - вн^пер*^; [*вн{ Г ) - *о1 - вн^пер^21*н( Г)" *о1 + вн^^внГ*вн( ) " "

-^вн^1зн*Лвн( ) - о1 + ("р)об1*вн( г-) - <о1 ("р)об."2[<вн( Г) - У + + 2,64Fo t) - ol - 2.«4^ок1*н( Т)" У " ■^осгпогл( <:г ) " Ови( Г ) + ■^^вентУ^нрХн(Г)-д-Уз^„,/.„г«р[Ц^)-д = 0.(5.38)

Решение (5.38) относительно ^ ) при условии дискретного по времени изменения t^^ t„; g имеет вид в дневное время

*BH(i + 1) - *BH(i) = ».265[t„(i +1) - *вн(01 + ""««пО- + 1)!

после захода солнца

jbhOh) - *вн(!) = 24[*и{1 + 1) - *вн(!)5-

Результаты расчета приведены в виде графиков на рис. 5.12. Из графиков можно сделать вывод о том, что температура внутреннего воздуха в здании в наиболее холодные месяцы (декабрь, январь, февраль) с 10.00 до 16.00 ч равна или выше расчетной. Таким образом, в течение шести часов традиционная система отопления может быть отклонена. В ноябре и марте период отключения - с 8.00 до 17.00 ч, т.е. традиционная система может быть отключена уже на десять часов.

5.6. ЗАКРЫТЫЕ ОИГГЕМЫ

Опыт и практика строительства и эксплуатации зданий с пассивными системами показывает, что большей эффективностью, по сравне-

30 25

20

15

10

5

О

5

0

8

11

16

20 T,4

Рис 5.12. Pesyjiuaibi расчета пассивной системы

1 ... 5 — температуры внутреннего воздуха соответственно в ноябре, декабре, январе, феврале н марте; 1в... 5а - то же, наружного воздуха; 6 — требуемая температура внутреннего воздуха

НИЮ с открытыми, обладают закрытые системы. Как правило, это системы с модифицированной стеной - теплоприемником Тромба-Мишеля [1,3].

Уравнение теплового баланса для закрытой системы (схема см. рис. 5.J, б) имеет следующий вид:

-("р)вн7^"^вн^ст[*вн(т)- *ст(- /, f внпокС*вн(г )" W(-J,tr)1

*-^BK^neptW - W-(<i^))*^вн ^ ^вн[вн( t) *пок(-1. (^

*^ок^окС^внС t) - *н( t )1 + <*^p)inC*BH( г ) - *Lx( Г )1 + ^вент /н"р1*вн( Т")

*н( t )1 - ^ок^поглС гг) - ^вн( Т )(5.39)

где т^д — массовый расход нагретого воздуха, поступающего от теплоприемника; Ср — ^ удельная теплоемкость воздуха от теплоприемника; t^^C Т ) ~ гемпература воздуха на 136

Рис 5.13. Схема пассивного гелионагревателя с циркуляцией теплоносителя

1 - теплогуиемный экран; 2 - тепловая изоляция; 3 - стена; 4, 5 - входной и выходной каналы

выходе из теплоприемника; F^^j^ — площадь окон, через которые происходит инсоляция внутреннего объема. Остальные обозначения см. к формуле (5.17).

В левой части уравнения - теплоаккумулирующая способность внутреннего воздуха, в правой части уравнения: первое слагаемое -теплопотери через стены; второе - то же, через покрытие последнего этажа; третье - то же, через перекрытие над подвалом; четвертое -. аккумулирование тепла внутренними перегородками; пятое - передача тепла через окна; шестое - поступление тепла от теплоприемника (конвективный поток нагретого воздуха); седьмое - охлаждение внутреннего воздуха за счет поступления наружного вентиляционного; восьмое - тепловой поток, поступающий через окна; девятое -внутренние тепловыделения.

Составляющие формулы (5.39) аналогичны (5.17), за исключением

fTijjj — массовый расход нагретого воздуха, поступающего от теплообменника; Cp_j„ — теплоемкость воздуха поступающего от теплоприемника; *^вых( t) ~ температура воздуха на выходе из теплоприемника; — площадь окон, через которые происходит инсоляция внутреннего объема.

В общем определение тепловых потерь, степени аккумулирования тепла ограждающими конструкциями, внешнее (инсоляция) и внутреннее теплопоступления не отличаются от методики, рассмотренной в (5.4).

Существенной особенностью уравнения (5.39) является определение Поступления тепла от теплоприемника. Общие положения по исследованию аэродинамической обстановки в теплоприемнике и методы расчета приведены в [1, 3]. Однако для практических расчетов и Конструирования необходимы некоторые уточнения.

Ниже рассмотрена конструкция пассивного гелионагревателя, наиболее часто применяемого на практике - с вентиляционной воздушной прослойкой (рис. 5.13). В таких гелионагревателях естественная конвекция происходит у нагретого экрана в пограничном слое. Аэродинамическая обстановка в межстекольном пространстве может