Определение затрат теплоты на подогрев инфильтрационного воздуха

Одной из составляющих теплового баланса помещения является величина затрат теплоты на подогрев инфильтрационного воздуха.

Расходы теплоты на нагревание инфильтрационного воздуха, Q_инф.,Вт, определяют по формуле

(1)

где с – удельная теплоемкость воздуха, (с = 1,006 );

t_в t_н - соответственно расчетные температуры воздуха в помещении и наружного воздуха, равной средней температуре наиболее холодной пятидневки, ºС;

А – площадь ограждений, м²;

К - коэффициент, учитывающий нагревание инфильтрационного воздуха в ограждении встречным тепловым потоком (экономайзерный эффект):

К₁= 0,7 - для окон и балконных дверей с тройным переплётом;

К₁= 0,8 - для окон и балконных дверей с раздельным двойным переплётом;

К₁= 0,9 - для окон и балконных дверей с двойным спаренным переплётом;

К₁= 1 - для окон и балконных дверей с одинарным переплётом;

К₂= 1- для входных наружных дверей.

Фактический расход инфильтрационного воздуха G₀, кг/(м²·ч), определяют по формулам:

 

 

- через окна

(2)

- через наружные двери и ворота

(3)

где _{, ок} , – фактическое сопротивление воздухопроницанию соответственно окна и двери (ворот) (при ∆P₀ = 10 Па), м² · ч / кг.

Фактическое приведенное сопротивление воздухопроницанию окна и двери (ворот) должно быть равно или больше требуемого принимаемого по сертификату соответствия на окна и двери ( ≥ ).

Требуемое сопротивление воздухопроницанию светопрозрачных конструкций окон, балконных дверей, витражей и световых фонарей _, м² · ч / кг, жилых, общественных и производственных зданий при нормативной воздухопроницаемости G_н, кг/(м²·ч) и разности давлений ∆P₀ = 10 Па определяют по формуле

: (4)

Требуемое сопротивление воздухопроницанию наружных дверей и ворот _, м² · ч / кг, при нормативной воздухопроницаемости G_н, кг/(м²·ч) и при разности давлений

∆P₀ = 10 Па определяют по формуле

(5)

где DP₀ = 10 Па — разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях светопрозрачных ограждающих конструкций, при которой определяется сопротивление воздухопроницанию по СНиП 23-02-2003 [2];

- нормируемая воздухопроницаемость, ограждающей конструкций, кг/(м²·ч), принимаемая по таблице 5.

Таблица 5.

Нормируемая воздухопроницаемость ограждающих конструкций

Ограждающие конструкции	Воздухопроницаемость Gн, кг/(м^2×ч), не более
1 Наружные стены, перекрытия и покрытия жилых, общественных, административных и бытовых зданий и помещений	0,5
2 Наружные стены, перекрытия и покрытия производственных зданий и помещений	1,0
3 Стыки между панелями наружных стен:
а) жилых зданий	0,5*
б) производственных зданий	1,0*
4 Входные двери в квартиры	1,5
5 Входные двери в жилые, общественные и бытовые здания	7,0
6 Окна и балконные двери жилых, общественных и бытовых зданий и помещений в деревянных переплетах; окна и фонари производственных зданий с кондиционированием воздуха	6,0
7 Окна и балконные двери жилых, общественных и бытовых зданий и помещений в пластмассовых или алюминиевых переплетах	5,0
8 Окна, двери и ворота производственных зданий	8,0
9 Фонари производственных зданий	10,0
* В кг/(м×ч).

 

- разность давлений воздуха, Па, при расчете требуемого сопротивления воздухопроницанию по формулам (4) и (5) следует определять по формуле

(6)

где Н – высота здания от земли до верха здания, м, (рис.1.);

 

γ_н, γ_в – удельный вес, соответственно наружного и внутреннего воздуха, Н/м³, следует определять по эмпирической формуле

(7)

где t – температура, ºС, при которой рассчитывается удельный вес ;

- расчетная скорость ветра за январь, м /с.

Для расчета фактического расхода инфильтрационного воздуха G₀ по формулам (2) и (3) расчетную разность давлений воздуха у внутренней и наружной поверхности воздухопроницаемого элемента расчетного помещения , Па, определяют по формуле (8).

(8)

где Н – тоже, что в формуле (26);

- плотность соответственно наружного и внутреннего воздуха, кг/м³ , следует определять по формуле

(9)

где t – температура, ºС, при которой рассчитывается ;

h – расстояние от земли до центра рассматриваемого воздухопроницаемого элемента в здании (окна, балконной, входной наружной двери лестничной клетки), м, (рис. 1.);

g = 9,81 ;

- расчетная скорость ветра за январь, м /с;

- динамический коэффициент учета изменения ветрового давления, зависящий от типа местности и высоты Н, следует определять по таблице 6.

Таблица 6.

Динамический коэффициент учета изменения ветрового давления

Высота Н, м	Коэффициент по типам местности*
А	В	С
	0,75	0,50	0,40
	1,00	0,65	0,40
	1,25	0,85	0,55
	1,50	1,10	0,80
	1,70	1,30	1,00
	1,85	1,45	1,15
	2,00	1,60	1,25
	2,25	1,90	1,55
	2,45	2,10	1,80
	2,65	2,30	2,00
	2,75	2,50	2,20
	2,75	2,75	2,35
	2,75	2,75	2,75

 

*) Выделяются следующие типы местности:

А - открытые побережья морей, озер, водохранилища, пустыни, степи, лесостепи, тундра;

В - городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые

препятствиями высотой более 10 м;

С - городские районы с застройкой зданиями более 25 м.

- аэродинамические коэффициенты: на наветренной стороне С_н= 0,8, а на подветренной С_з = - 0,6.

Задание № 3

Рассчитать затраты теплоты на подогрев инфильтрационного воздуха помещений № 101, 201, 301 жилого здания. Район проектирования следует принимать в соответствии с задаваемым вариантом ранее выполненной курсовой работы по «Строительной теплофизике».

 

Пример определения расхода теплоты на нагревание инфильтрационного воздуха

Следует определить затраты теплоты на нагревание инфильтрационного воздуха для помещений № 101, 201, 301 трехэтажного жилого здания.

В указанных помещениях поддерживается t_р = 22 ºC. Здание расположено в г. Владимир с расчетной температурой воздуха (параметр Б) t_ext = -28 ºC и с расчетной скоростью ветра для холодного периода года ν = 4,5 м/с. Высота здания от земли до верха вытяжной шахты согласно рисунка 1. составляет 14 м (H = 14 м), высота этажа h_эт = 3,3 м. Площадь пола каждого из помещений № 101, 201, 301 A_пл = 22 м². Земля расположена ниже уровня пола первого этажа на 1м, а окна над полом каждого этажа выше на 0, 85 м. Площадь окон в комнате здания равна 4,5 м². Фактическое сопротивление воздухопроницанию окна (принято по величине требуемого сопротивления воздухопроницанию) = 0,388 м²·ч/кг, (при ∆P₀ = 10 Па). Окна выполнены из двухкамерного стеклопакета.

1. Находим высоту здания от земли до верха вентиляционной шахты:

H = 1,0+3,3·2+3,4+2,5+0,5 = 14м

2. Определяем расчетную разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях окна на уровне первого этажа:

∆P = 0,55 · H · (γ_н – γ_в) + 0,03 · γ_н · V² = 0,55·14·(14,13 – 11,74) + 0,03·14,13·4,5² = 26,98 Па.

где γ_н определяется по формуле (7) при температуре -28 ºС

 

γ_в определяется при температуре 22 ºС по формуле:

 

 

3. Определяем требуемое сопротивление воздухопроницанию окна в пластиковом переплете с нормируемой воздухопроницаемостью G^н = 5 кг / (м² · ч) при ∆P₀ = 10 Па по формуле:

 

Приведенное фактическое сопротивление воздухопроницанию окна должно быть равно или больше требуемого ( > ). Значение сопротивления воздухопроницанию принимают по сертификату соответствия на окна. В данном примере принимаем фактическое сопротивление воздухопроницанию окна равным требуемому значению (при ∆P₀ = 10 Па), т.е. = = 0,388 м²·ч/кг.

4. Определяем разность давления воздуха у внутренней и наружной поверхностях окна расчетного помещения ∆P_i, Па, по формуле (8):

- на первом этаже:

- на втором этаже:

- на третьем этаже

где определяются по формуле (9):

 

 

 

h – расстояние от земли до центра окна, м:

- первого этажа h^′ = 1 + 0,85 + 1,5/2 = 2,6м;

- второго этажа h^′′ = 2,6 + 3.3 = 5,9 м;

- третьего этажа h^′′′ = 2,6 +3,3·2 = 9,2 м.

K_дин – определяют по таблице 4. для типа местности B, соответствующем городской застройке с высотой зданий 10 м и выше; K_дин = 0,73 по таблице 4.5. при высоте здания 14м.

С_н, С_з – аэродинамические коэффициенты, принимают С_{н =} 0,8; С_з = - 0,6.

5. Определяем расход инфильтрационного воздуха через 1 м² окна в 1ч (фактическую воздухопроницаемость окна) G₀, кг/(м²·ч), по формуле (2):

- для первого этажа

 

- для второго этажа

 

- для третьего этажа

 

 

6. Определяем расход теплоты на нагревание инфильтрационного воздуха Q_инф, Вт, по формуле (1):

 

- для первого этажа (101)

 

 

- для второго этажа (201)

 

 

- для третьего этажа (301)

 

 

В заключение расчёта необходимо сделать вывод о закономерности изменения затрат теплоты на нагревание инфильтрационного воздуха.

Пример расчёта определения затрат теплоты на подогрев инфильтрационного воздуха приведён в [11].

 

 

За дание 4.