Расчетное сопротивление теплопередаче полов по грунту при современных способах теплозащиты
Целью статьи является разработка расчетных показателей полов по грунту, согласующихся с использованием традиционной методики расчета теплопотерь «по зонам», для двух современных конструкций теплозащиты при различных типах грунтов. Результат достигается расчетом нестационарного годового теплового режима грунта вместе с конструкциями здания, лежащими на грунте. Расчет выполняется методом конечных разностей. Для моделирования многолетнего двумерного температурного поля грунта и создания начальных температурных условий, близких к средним многолетним условиям, сначала расчет годового теплового режима грунта вместе с конструкцией здания выполнялся по климатическим данным среднего «типового» года, а затем рассчитывалось изменяющееся в течение года температурное поле по данным расчетного «типового» года. В статье рассмотрена задача утепления подземной части цокольной стены и наружной поверхности подсыпки под здание при различных сопротивлениях теплопередаче утепления, высоте подсыпки под полом и типах грунта.
Е.Г. МАЛЯВИНА1, канд. техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)
Е.А. ГНЕЗДИЛОВА1, инженер
Ю.Н. ЛЕВИНА2, научный сотрудник
1 Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (129337, г. Москва, Ярославское ш., 26)
2 Научно-исследовательский институт строительной физики РААСН (127238, г. Москва, Локомотивный пр., 21)
1. American Society of Heating, Refrigeration and Air-Conditioning Engineers. Ashrae Handbook: Fundamentals. 2016.
2. Duan X., Naterer G.F. Heat Transfer in a tower foundation with ground surface insulation and periodic freezing and thawing // International Journal of Heat and Mass Transfer.
3. ISO 13330: 2007. Thermal Performance of Buildings—Heat Transfer via The Ground—Calculation Methods / ISO 13330: 2007.
4. Jin M., Liang S. An Improved Land Surface Emissivity Parameter for Land Surface Models Using Global Remote Sensing Observations // Climate. 2006. № V. 19, pp. 2867–2881.
5. Аше Б.М. Отопление и вентиляция. М.-Л.: Госстройиздат, 1939. 614 c.
6. Власов О.Е. Основы строительной теплотехники. М.: ВИА, 1938. 94 с.
7. Мачинский В.Д. Теплопередача в строительстве. М: Госстройиздат, 1939. 343 c.
8. Кулжинский, Ю.И. Определение теплопотерь через ограждающие конструкции подземных сооружений. М: ВИА, 1960. 64 c.
9. Дячек П.И., Макаревич С.А., Ливанский Д.Г. Формирование температурного поля грунтов у зданий и сооружений // Сантехника, отопление, кондиционирование, энергосбережение. 2016. № 11. C. 60–65.
2016. № 6. С. 25–28.11. Сотников А.Г. Теплофизический расчет теплопотерь подземной части зданий // АВОК. 2010. № 8. C. 62–67.
12. Самарин О.Д. Обоснование упрощенного метода определения теплопотерь через подземные части ограждений здания // Вестник МГСУ. 2016. № 1. 118–125 с.
13. Малявина Е.Г., Иванов Д.С. Определение теплопотерь подземной части здания расчетом трехмерного температурного поля грунта // Вестник МГСУ. 2011. № 7. C. 209–215.
14. Малявина Е.Г., Гнездилова Е.А., Левина Ю.Н. Расчет теплопотерь через полы по грунту в зданиях с современной теплозащитой // БСТ. 2019. № 6. (В печати).
15. Гагарин В.Г., Малявина Е.Г., Иванов Д.С. Разработка климатической информации в форме специализированного «типового года» // Вестник ВолгГАСУ. 2013. Вып. 31 (50), Ч. 1: Города России. C. 343–349.
16. Малявина Е.Г., Иванов Д.С. Разработка расчетного «типового» года для определения теплопотерь заглубленных в грунт частей здания // Труды Главной геофизической обсерватории им.
А.И. Воейкова. 2014. № 571. C. 182–191.| ГОСТы, СНиПы Карта сайта TehTab.ru Поиск по сайту TehTab.ru | Навигация по справочнику TehTab.ru: главная страница / / Перевод единиц измерения
| |||||
Нашли ошибку? Есть дополнения? Напишите нам об этом, указав ссылку на страницу. | ||||||
Реклама, сотрудничество: [email protected] | Обращаем ваше внимание на то, что данный интернет-сайт носит исключительно информационный характер. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Все риски за использование информаци с сайта посетители берут на себя. Проект TehTab.ru является некоммерческим, не поддерживается никакими политическими партиями и иностранными организациями. | |||||
Мили/галлон США (US MPG), Мили/галлон имперский (Imperial MPG), литры/морская миля (l/nm), л/100 км и км/литр.
Единицы измерения концентрации (доли) PPMv и PPMw. PPM – как понять?.6. Теплопередача через стены и крыши
В стационарных условиях скорость теплопередачи через любую секцию стены или крыши здания можно определить из температуры воздуха, A s — площадь теплопередачи, U — общий коэффициент теплопередачи (U-фактор), R = 1/U — общее тепловое сопротивление единицы (R-значение). Стены и крыши зданий состоят из различных слоев материалов, а структура и условия эксплуатации стен и крыш могут существенно отличаться от одного здания к другому. Поэтому нецелесообразно перечислять R-значения (или U-факторы) различных типов стен или крыш в различных условиях. Вместо этого общее значение R определяется из тепловых сопротивлений отдельных компонентов с использованием сети тепловых сопротивлений.
Общее термическое сопротивление конструкции можно наиболее точно определить в лаборатории путем фактической сборки блока и его испытания в целом, но этот подход обычно требует очень много времени и средств. Описанный здесь аналитический подход является быстрым и простым, а результаты обычно хорошо согласуются с экспериментальными значениями.
Единица теплового сопротивления плоского слоя толщиной L и теплопроводностью k может быть определена из R = L/k. Теплопроводность и другие свойства обычных строительных материалов приведены в приложении. Удельные тепловые сопротивления различных компонентов, используемых в строительных конструкциях, для удобства приведены в таблице 10.
Теплопередача через секцию стены или крыши также зависит от коэффициентов теплопередачи конвекции и излучения на открытых поверхностях. Воздействие конвекции и излучения на внутреннюю и внешнюю поверхности стен и крыш обычно объединяют в комбинированные коэффициенты теплопередачи конвекции и излучения (также называемые поверхностными проводимостями) h i и h o соответственно, значения которых приведены в таблице 11 для обычных поверхностей (ε = 0,9) и отражающих поверхностей (ε = 0,2 или 0,05).
Обратите внимание, что поверхности с низким коэффициентом излучения также имеют низкую поверхностную проводимость из-за снижения теплопередачи излучением. Значения в таблице основаны на температуре поверхности 21 ºC (72 ºF) и разнице температур поверхности и воздуха в 5,5 ºC (10 ºF). Также предполагается, что эквивалентная температура поверхности окружающей среды равна температуре окружающего воздуха. Несмотря на удобство, данное предположение не совсем точно из-за дополнительных радиационных потерь тепла с поверхности в ясное небо. Влияние радиации неба можно приблизительно объяснить, приняв температуру наружного воздуха за среднее значение температур наружного воздуха и неба.
Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности h i остается довольно постоянным в течение года, но значение h o значительно варьируется из-за его зависимости от направления и скорости ветра, которая может варьироваться от менее 1 км/ч до в безветренную погоду до более 40 км/ч во время шторма.
Обычно используемые значения h i и h o для расчетов пиковой нагрузки составляют
, что соответствует расчетным условиям ветра 24 км/ч (15 миль/ч) зимой и 12 км/ч (7,5 миль/ч) летом. Соответствующие поверхностные термические сопротивления (значения R) определяются из R i = л/ч и R o = л/ч. Значения проводимости поверхности в условиях неподвижного воздуха можно использовать как для внутренних поверхностей, так и для наружных поверхностей в безветренную погоду.
Компоненты здания часто имеют захваченные воздушные пространства между различными слоями. Термические сопротивления таких воздушных пространств зависят от толщины слоя, перепада температур поперек слоя, средней температуры воздуха, коэффициента излучения каждой поверхности, ориентации воздушного слоя и направления теплопередачи. Коэффициенты излучения поверхностей, обычно встречающихся в зданиях, приведены в таблице 12. Эффективный коэффициент излучения плоскопараллельного воздушного пространства определяется как
, где ε 1 и ε 2 — коэффициенты излучения поверхностей воздушного пространства.
В таблице 12 также приведены эффективные коэффициенты излучения воздушных пространств для случаев, когда (1) коэффициент излучения одной поверхности воздушного пространства равен e, а коэффициент излучения другой поверхности равен 0,9 (строительный материал) и (2) коэффициент излучения обеих поверхностей поверхности эл. Обратите внимание, что эффективный коэффициент излучения воздушного пространства между строительными материалами в 0,82/0,03 = 27 раз выше, чем у воздушного пространства между поверхностями, покрытыми алюминиевой фольгой. При заданных температурах поверхности передача тепла излучением через воздушное пространство пропорциональна эффективному коэффициенту излучения, и, таким образом, скорость передачи тепла излучением в случае обычной поверхности в 27 раз больше, чем в случае отражающей поверхности.
В Таблице 13 перечислены тепловые сопротивления воздушных пространств толщиной 20 мм, 40 мм и 90 мм (0,75 дюйма, 1,5 дюйма и 3,5 дюйма) при различных условиях.
Значения термического сопротивления в таблице применимы к воздушным пространствам одинаковой толщины, ограниченным плоскими, гладкими, параллельными поверхностями без утечки воздуха.
Термические сопротивления для других температур, коэффициентов излучения и воздушных пространств могут быть получены путем интерполяции и умеренной экстраполяции. Отметим, что наличие низкоэмиссионной поверхности снижает радиационную теплопередачу через воздушное пространство и, таким образом, значительно увеличивает термическое сопротивление. Однако тепловая эффективность поверхности с низким коэффициентом излучения будет снижаться, если состояние поверхности изменится в результате некоторых эффектов, таких как конденсация, окисление поверхности и скопление пыли.
Значение R конструкции стены или крыши, состоящей из слоев одинаковой толщины, легко определяется простым сложением удельных тепловых сопротивлений последовательных слоев. Но когда конструкция включает в себя такие компоненты, как деревянные стойки и металлические соединители, тогда сеть тепловых сопротивлений включает параллельные соединения и возможные двумерные эффекты. Общее значение R в этом случае можно определить, предполагая (1) параллельные пути теплового потока через области различной конструкции или (2) изотермические плоскости, перпендикулярные направлению теплопередачи.
Первый подход обычно завышает общее тепловое сопротивление, тогда как второй подход обычно занижает его. Подход с параллельным тепловым потоком больше подходит для стен и крыш с деревянным каркасом, тогда как подход с изотермическими плоскостями больше подходит для стен из кирпичной кладки или металлического каркаса.
Тепловое контактное сопротивление между различными элементами строительных конструкций колеблется в пределах от 0,01 до 0,1 м 2 · ºC/Вт, что в большинстве случаев незначительно. Однако это может иметь значение для металлических строительных компонентов, таких как элементы стального каркаса.
Конструкция плоских потолков с деревянным каркасом обычно включает 2-дюймовые 6-дюймовые балки с межцентровым расстоянием 400 мм (дюйм) или 600 мм (24 дюйма). Доля набора обычно принимается равной 0,10 для балок с межосевым расстоянием 400 мм и 0,07 для балок с межосевым расстоянием 600 мм.
РИСУНОК 33Вентиляционные пути для чердака с естественной вентиляцией и соответствующие размеры проходных площадей вокруг лучистого барьера для надлежащей циркуляции воздуха.
Большинство зданий имеют комбинацию потолка и крыши с чердачным пространством между ними, и определение R-значения комбинации крыша-чердак-потолок зависит от того, вентилируется чердак или нет. Для хорошо вентилируемых чердаков температура воздуха на чердаке практически такая же, как и температура наружного воздуха, и, таким образом, теплопередача через крышу определяется только R-значением потолка. Однако передача тепла между крышей и потолком также осуществляется путем излучения, и это необходимо учитывать (рис. 33). Основная функция крыши в этом случае — служить радиационной защитой, блокируя солнечное излучение. Эффективное проветривание чердака в летнее время не должно наводить на мысль, что поступление тепла в здание через чердак значительно снижается. Это связано с тем, что большая часть теплопередачи через чердак осуществляется излучением.
Теплопередача излучением между потолком и крышей может быть сведена к минимуму путем покрытия хотя бы одной стороны чердака (крыши или стороны потолка) отражающим материалом, называемым лучистым барьером, таким как алюминиевая фольга или бумага с алюминиевым покрытием.
Испытания на домах с изоляцией пола чердака R-19 показали, что лучистые барьеры могут снизить летний приток тепла к потолку на 16–42 процента по сравнению с чердаком с таким же уровнем изоляции и без лучистого барьера. Учитывая, что приток тепла к потолку составляет от 15 до 25 процентов от общей охлаждающей нагрузки дома, лучистые барьеры снизят затраты на кондиционирование воздуха на 2-10 процентов. Излучающие барьеры также снижают теплопотери зимой через потолок, но испытания показали, что процент снижения теплопотерь меньше. В результате процентное снижение расходов на отопление будет меньше, чем снижение расходов на кондиционирование воздуха. Кроме того, приведенные значения относятся к новым и незапыленным установкам радиационных барьеров, а процентные значения будут ниже для старых или запыленных радиационных барьеров.
Некоторые возможные места расположения теплоизоляционных экранов на чердаке показаны на рис. 34. При испытаниях всего дома с изоляцией чердачного этажа R-19 теплоизлучающие барьеры снижают приток тепла к потолку в среднем на 35 процентов при установке теплоизоляционного барьера.
на мансардном этаже и на 24% при креплении к нижней части стропил крыши. Испытания в тестовой камере также показали, что лучшим местом для теплоизоляционных барьеров является мансардный этаж, при условии, что чердак не используется в качестве склада и содержится в чистоте.
Три возможных места расположения теплоизоляционного барьера на чердаке. РИСУНОК 35
Сеть тепловых сопротивлений для комбинации скатная крыша-чердак-потолок в случае невентилируемого чердака.
Для невентилируемых чердаков передача тепла должна происходить через (1) потолок, (2) чердачное помещение и (3) крышу (рис. 35). Следовательно, общее значение R комбинации крыша-потолок с невентилируемым чердаком зависит от комбинированного влияния значения R потолка и значения R крыши, а также теплового сопротивления чердачного помещения. Чердачное помещение при анализе можно рассматривать как воздушную прослойку. Но более практичным способом учета его влияния является рассмотрение поверхностных сопротивлений на поверхностях крыши и потолка, обращенных друг к другу.
В этом случае R-значения потолка и крыши сначала определяются отдельно (используя сопротивление конвекции для случая неподвижного воздуха для чердачных поверхностей). Затем можно показать, что общее значение R комбинации потолка и крыши на единицу площади потолка может быть выражено как
, где A потолок и A крыша — площадь потолка и крыши соответственно. Коэффициент площади равен 1 для плоских крыш и меньше 1 для скатных крыш. Для крыши с уклоном 45º отношение площадей составляет A потолка / A крыши = 1√2 = 0,707. Обратите внимание, что скатная крыша имеет большую площадь теплопередачи, чем плоский потолок, а коэффициент площади объясняет уменьшение удельного R-значения крыши при выражении на единицу площади потолка. Кроме того, направление теплового потока зимой вверх (теплопотери через крышу) и вниз летом (приток тепла через крышу).
Значение R конструкции, определенное в результате анализа, предполагает, что используемые материалы и качество изготовления соответствуют стандартам.
Плохое качество изготовления и некачественные материалы, используемые во время строительства, могут привести к тому, что значения R отклонятся от прогнозируемых значений. Поэтому некоторые инженеры используют в своих проектах коэффициент запаса прочности, основываясь на опыте критически важных приложений.
ГЛАВА II
ГЛАВА IIГЛАВА II
ТЕПЛОВОЙ ПРИБОР И ПОТЕРЯ
2.1. ВВЕДЕНИЕ
тепло проходит через обшивку здания, влияя на его внутреннюю температуру. Основные компоненты здания
Оболочкой являются стены, крыша, полы, двери и окна. Как известно из
предыдущей главе, так как разница температур увеличивается между двумя
поверхностей любого объекта, тепловой поток между этими двумя поверхностями также будет
увеличивать. Чтобы уменьшить тепловые потоки в зданиях, используется теплоизоляция.
использовал. Изоляция замедляет поток тепла,
но не останавливает. Часто,
внутренние воздушные пространства используются в ограждающих конструкциях зданий для ограничения проводимого тепла
поток.
Эта глава даст базовые знания для расчета количество тепла, полученного или потерянного в здании. Эти знания позволят школьнику определить размер нагревательного и охлаждающего оборудования.
2.2. ТЕПЛОПЕРЕДАЧА СКВОЗЬ СТЕНЫ
Как было показано в предыдущей главе, тепло перенос через твердые тела удовлетворяют соотношению (1.4):
, но также было определено сопротивление R=1/Кл, откуда формулу можно записать в виде:
для стен с разными слоями общая тепловая сопротивление получается как сумма сопротивлений всех слоев, как видно из рисунка 2.1.
Рисунок 2.1. Стена образован тремя слоями.
Общее сопротивление составит:
Р = Р 1 + Р 2 + Р 3
Пример 2.
1.
Рассчитать сопротивление сложной конструкции, состоящей из Каркасная стена 2х4 с кирпичной облицовкой, 3 утеплителя и гипсокартон внутри.
Рисунок 2.2. Композитная стена.
В практических применениях различные строительные материалы более или менее стандартизированы, и их значения сопротивления можно найти в таблицах. Как обычно в строительстве, обшивка здания состоит из разных слоев и из разных материалов. Для стен с разными слоев полезно определить еще один термин, известный как U-значение.
Значения U рассчитываются для конкретного элемента (стены, дверь, крыша и т. д.), найдя сопротивление каждого из составляющих его материалов, включая воздушные слои и добавляя все сопротивления как:
Значение U равно величина, обратная сумме сопротивлений.
Для композита
стены можно использовать и выражение (2.
1), но с учетом суммы
сопротивление. На рисунке 2.1 это
можно заменить три слоя одним эквивалентом с сопротивлением:
значение U будет быть:
и тепло поток
Пример 2.2.
Здание с плоской крышей 40х100, построенное на 4 гипсовая плита на 1 стекловолокне доска. Внутренний потолок – акустическая плитка, подвешенная на канал. Наружная температура 96 Ф а температура внутри 70 F. Значение U, полученное из руководства, равно 0,1. Рассчитать тепло прирост или убыток в час зданием через крышу.
Пример 2.3.
Рассчитать U-значение показанной стены
Рисунок 2.3. Композитная стена для примера 2.3.
Пример 2.4.
На рисунке показана одна стена со стеклянным окном в доме с следующие характеристики:
Материал стен: деревянная обшивка, 2 утеплителя с Р-7
значение, и внутри готово.
U=0,09БТЕ·ч/фут 2 -F.
Материал окна: одинарное стекло,
алюминиевая рама. U=1,1
БТЕ·ч/фут 2 -F.
Разница температур внутри и снаружи составляет 40 F.
Рисунок 2.4. Стена например 2.4.
Тепловой поток в час рассчитывается независимо для стена и окно. Применение уравнение 2.5:
Стена:
Окно:
Общая теплопередача:
2.3. ЧАСТНЫЕ СЛУЧАИ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ В ЗДАНИИ
В различных ситуациях теплообмен не может быть рассчитывается непосредственно с помощью уравнения 2.5, и некоторые допущения должны быть сделанный. Некоторые из них являются следующий.
2.3.1. ТЕПЛОПЕРЕДАЧА ЧЕРЕЗ СТЕНЫ И ПОЛЫ ПОДВАЛОВ.
Тот факт, что цокольный этаж и часть всей стены ниже класса усложняет расчеты.
Для части конструкции, находящейся ниже уровня земли, используется
Значения U должны соответствовать таблице 2.
1.
Таблица 2.1 Коэффициент теплопередачи для стен и полов подвала ниже уровня земли [BTUh/ft 2 -F]
Материал | Значение U |
Стена неизолированная ————— | 0,16 |
Стена, изоляция R-4 ———— | 0,08 |
Этаж ————————– | 0,04 |
Это связано с влиянием окружающего грунта на термическое сопротивление.
Также разница температур будет другой.
Наружная зимняя расчетная температура составляет
принимается за значение глубокой температуры грунта. Этот диапазон температур между 40F и
60F
в холодном климате континентальной части США.
Если часть стены подвала находится над землей, а часть ниже потери теплопередачи для каждой ситуации рассчитываются отдельно.
Пример 2.5.
Подвал площадью 400 футов 2 и изолированная стена под землей площадью 640 футов 2 . Комнатная температура 75F и температура земли 50F. Найдите потери тепла из помещения
.Этаж: BTUh = 0,04 х 400 х 25 = 400
Стена: БТЕ·ч = 0,08 х 640 х 25 = 1280
Общие потери тепла:
2.3.2. ТЕПЛОПЕРЕДАЧА ЧЕРЕЗ ПОЛ НА ЗЕМЛЕ И ПОЛ НА ПОЛЗУ ПРОСТРАНСТВО.
Для пола, устроенного над подпольем, если подполье
помещение проветривается для предотвращения конденсации влаги, воздух в подполье
температура будет равна расчетной температуре наружного воздуха.
Когда пол находится в земле в холодную погоду, тепло потери больше по всему периметру здания и пропорциональны длина периметра. В этом случае теплообмен рассчитывается по соотношению 2.6.
Где Q/t — потери тепла через пол на уклоне в БТЕ/ч, P – коэффициент потерь по периметру в БТЕ/ч·фут-F, L – общая длина периметра в футах, а DT – это расчетная разница температур внутри и снаружи в F.
2.4. ИНФИЛЬТРАЦИЯ И ВЕНТИЛЯЦИЯ ПОТЕРИ ИЛИ ПРИОБРЕТЕНИЕ ТЕПЛА
В здании тепло не только теряется или приобретается через стены, крыша и пол. Есть количество тепла, поступающего внутрь здания или выходящего наружу с воздухом который циркулирует внутри или вне здания. Два средства, с помощью которых воздух приносит или отводит тепло в здание или из него. называются инфильтрация и вентиляция .
2.4.1. ЯВНАЯ ПОТЕРЯ ТЕПЛА ИЛИ ПОЛУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ИНФИЛЬТРАЦИИ ИЛИ
ВЕНТИЛЯЦИОННЫЙ ВОЗДУХ.
Инфильтрация происходит, когда наружный воздух проникает через здание отверстия из-за давления ветра. Эти отверстия могут образоваться из-за краев дверей, дверных или оконных проемов или трещин. вокруг окон.
Инфильтрационный воздух, поступающий в помещение летом, увеличивает комнатная температура. Зимой эффект обратный. Это тепло полученный или извлеченный должен быть компенсирован в помещении, чтобы сохранить его дизайн температура.
Количество тепла, необходимое для поддержания комнатной температуры определяется с помощью уравнения явного тепла, представленного в (1.4)
, где Q s /t – теплота, необходимая для поддержания температура помещения, м t – весовой расход наружного воздуха инфильтрация в фунтах/час, c – удельная теплоемкость воздуха, DT – изменение температуры между наружным и внутренним воздухом в F.
Расход воздуха в установках ОВиК обычно измеряется в
футов 3 /мин (CFM), а расход воздуха в предыдущем уравнении равен
выражается в фунтах/час.
Следовательно, необходимо осуществить преобразование. Включение в уравнение удельного тепла воздуха, которое является константой, окончательный результат будет
, где Q s /t — явная теплота от инфильтрация (или вентиляция) воздуха; CFM – инфильтрация воздуха (или вентиляция) расход в футах 3 /мин; а ДТ это разница температур наружного и внутреннего воздуха в F.
2.4.2. ВЛИЯНИЕ СКРЫТОЙ ТЕПЛОПОТЕРИ ИЛИ ПРИОБРЕТЕНИЯ ИНФИЛЬТРАЦИОННОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ ВОЗДУХ
Поскольку влажность наружного воздуха часто отличается от влажности воздуха в помещении этот параметр может упасть до недопустимого уровня комфорта.
Если необходимо поддерживать влажность воздуха в помещении, водяной пар должны быть добавлены или удалены. изменение влажности требует тепла.
Следовательно, теплота парообразования воды будет добавлена или извлечено. Это выражается в уравнение.
, где Q L /t — скрытая теплота, необходимая для
инфильтрационный или вентиляционный воздух; CFM – скорость инфильтрации или вентиляции воздуха.
в футах 3 /мин; и (W 1 W 2 ) – разница в
соотношение влажности внутри помещения и снаружи в зернах вода/фунт.
Более детальное изучение свойств воздуха будет проведено в глава III.
Чтобы определить количество инфильтрационного воздуха в здании, используются два метода: метод взлома, , который предполагает, что разумно точная оценка скорости инфильтрации воздуха на фут раскрытия трещины может измеряться или устанавливаться, а также метод воздухообмена . В этом курсе замена воздуха метод будет использоваться для расчета притока или потери тепла зданием из-за инфильтрационный воздух.
Метод замены воздуха основан на количестве изменений в час (ACH) в помещении, вызванном инфильтрацией, где один воздух заряд определяется как равный объему воздуха в помещении.
Определение ожидаемого количества воздухообменов
основанный на опыте и испытаниях, и отличается для разных объектов, и
приведены в таблицах.
Узнать CFM по количеству воздухообменов в час следует использовать следующее соотношение:
Где CFM — скорость инфильтрации воздуха в помещение ft 3 /min, ACH – количество воздухообменов в помещении в час, а V – объем комнаты в футах 3 .
Пример 2.6.
Комната высотой 30 футов x 12 футов x 8 футов в доме имеет 0,6 воздуха. изменений в час из-за инфильтрации. Узнайте скорость инфильтрации в CFM.
В = 30 x 12 x 8 = 2880 футов 3
Используя уравнение (2.9)
2.4.3. ВЕНТИЛЯЦИЯ ЗАГРУЗИТЬ
Воздух, подаваемый в жилые здания через
механическое вентиляционное оборудование для поддержания качества воздуха в помещении
известен как вентиляционный воздух . Системы распределения воздуха в жилых домах
почти всегда используйте только рециркуляционный воздух.
В этом случае отсутствует составляющая вентиляционной нагрузки.
В нежилых зданиях всегда используется вентиляционный воздух. В этом случае в расчетах
Инфильтрационной воздушной нагрузкой можно пренебречь.
Пример 2.7.
Здание с запечатанными окнами поддерживается на уровне 70F, с наружная температура 95F. Система механической вентиляции вводит 6000 CFM наружного воздуха. Какова потребность в дополнительном ощутимом нагреве для этого эффекта?
2.5. ЭФФЕКТ ВОЗДУШНАЯ ПЛЕНКА НА СТЕНЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ
Воздух образует пленку помимо стены, которая влияет на общую теплостойкость стены, повышая ее. В соответствии с этим тепло передается через стену должен включать эффект конвекции внутри и снаружи поверхности. Таблица 2.2 показывает воздух сопротивление пленки в различных условиях.
Таблица 2.2. Воздуха фильм Сопротивление.
Лето | Зима | |
7,5 миль в час ветер | 15 миль в час ветер | |
Снаружи Поверхность | 0,25 | 0,17 |
Внутри Поверхность | 0,68 | 0,68 |
Пример 2.
8
| Стена, рассмотренная в примере 2.4, имела общее сопротивление от 12.89 |
Найдите полное сопротивление стены летом.
Сопротивление внешней воздушной пленки ———————- 0,25
Сопротивление стены ———————————- 12,89
Сопротивление внутренней воздушной пленки ————————- 0,68
Чистое эффективное сопротивление ————————– 13,82
2.6. ЭКВИВАЛЕНТНАЯ РАЗНИЦА ТЕМПЕРАТУР (ETD)
Должен быть включен эффект солнца и накопление тепла когда рассчитывается поступление тепла через стену, крышу или другой компонент.
ETD зависит от ориентации экспозиции, времени суток,
и строительные материалы.
Процедура, изложенная в Справочнике по основам ASHRAE, является упрощенной, т.е.
использует средний ETD S , который исключает ориентацию и время суток.
В Таблице 2.3 показаны некоторые
значения, определенные для стен и дверей.
Более полную таблицу можно найти в руководствах ASHRAE.
Таблица 2.3. Эквивалентная разница температур.
Открытый дизайн Температура | 85 Ф | 90 Ф | 95 Ф | ||||||
Ежедневно Диапазон температур | л | М | л | М | Н | л | М | Н | |
Стены и Двери | |||||||||
Рамка и Шпон на раме | 17,6 | 13,6 | 22,6 | 18,6 | 13,6 | 27,6 | 23,6 | 18,6 | |
Дерево Двери | 17,6 | 13,6 | 27,6 | 18,6 | 13,6 | 27,6 | 23,6 | 18,6 | |
Дневной диапазон:
L (Низкий) < 15 F
M (средний) от 15 до 25 F
H (высокий) > 25 F
Значения в таблице основаны на среднем
температура 75F.
Приток тепла рассчитывается по формуле.
Дневной диапазон – это средняя разница между дневным высокая и дневная минимальная температура для данного местоположения.
Таблица 2.4. Шоу дневной диапазон для нескольких городов США
Город | Ежедневно Диапазон |
Майами ———————— | 15 |
Атланта ———————– | 19 |
Чикаго, О’Хэр (аэропорт) — | 20 |
Бостон (аэропорт) ————– | 16 |
Нью-Йорк (Центральный парк) – | 17 |
2.
7.
ТЕПЛОВОЙ ПРИБОР ЧЕРЕЗ СТЕКЛО
Летом общий приток тепла через стекло равен комбинированное воздействие солнечной радиации и пропускания. Солнечное излучение меняется месяц, время суток, направление окна, количество стекол, тип стекла, тип наружного и внутреннего затенения и мощность строительных материалов для хранения тепла. усиление передачи зависит от:
– Разница температур воздуха по стеклу.
– Стекло U стоимость.
Для расчета теплопритока необходимо использовать теплопередачу. Множитель (HTM), определяемый как количество тепла, которое проходит через один ft 2 оболочки здания при заданной разнице температур. Таблица 2.5. показывает несколько значений HTM, которые основаны на среднем притоке тепла через стекло, которое происходит в самый теплый летний месяц в течение часового периода, который длится с середины утра до позднего вечера. Использование этой таблицы требует учитывать:
– Экспозиция
– Количество стекол
– Тип стекла
– Внутреннее затенение
– Открытый затенение
Таблица 2.
5. НТМ
через очки
Обычный сингл Стекло | |||
Открытый дизайн Температура | 85 | 90 | 95 |
Нет навесов или Внутреннее затенение | |||
Н | 23 | 27 | 31 |
северо-восток и СЗ | 56 | 60 | 64 |
Э & Вт | 81 | 85 | 89 |
SE & SW | 70 | 74 | 78 |
С | 40 | 44 | 48 |
Гориз. | 160 | 164 | 168 |
Световой люкИспользуя таблицу 2.5, теплоприток через стекло будет рассчитано по
Пример 2.9.
Рассчитайте приток тепла для следующей стены:
Стена: Кирпичная кладка стена, блок 8 дюймов. Значение U = 0,40·
Дверь: деревянная, плитная в деревянной раме. U значение = 0,48
Windows: обычная одинарное стекло, без навеса или внутреннего затенения
Местонахождение: Майами, стена обращена к N. Предполагая снаружи расчетная температура: 90F
Решение:
Стена : Дневной диапазон температур: 15F — L
Снаружи T: 90F——ETD = 15,3
Дверь:
Окна:
Приток тепла = 1762,6 + 199,7 + 1080 = 3042,3 БТЕ·ч
2.
8.
ТЕПЛООБМЕННИКИ
Системы переменного тока основаны на принципе нагрева обмен. Жара извлекается изнутри здания и доставляется снаружи здания. На рис. 2.5 показано, как работает теплообменник. Вещество, предназначенное для извлечения тепла, проходит через змеевик, находящийся в тесный контакт с другим веществом при более высокой температуре. Вещество при более высокой температуре (Т h ) отдают тепло, которое поглощается протекающим внутри веществом змеевика, понизив температуру Т ч и увеличив проточную температура вещества от Т и до Т f . Противоположная ситуация также возможное.
Количество извлеченного тепла можно рассчитать с помощью отношение (2.12)
S.H — Удельная теплоемкость циркулирующей среды
TD — Разница температур между Ti и Tf
Вт — Вес (масса), который циркулирует в единицу времени
Пример 2.10.
Вода циркулирует через конденсатор с водяным охлаждением на
расход 10 гал/мин, температура на входе в конденсатор 65F, на выходе
температура конденсатора 75F.
Найдите BTUh и тонны
охлаждение. (1 галлон воды
весит 8,33 фунта)
Выполнив соответствующие расчеты, можно продемонстрировать что верны следующие соотношения:
Для воды:
Для воздуха:
Где gpm означает галлоны воды в минуту, а куб. объем циркулирующего воздуха в футах 3 в минуту.
Рисунок 2.5. Нагревать Интерчейнджер
Пример 2.11.
Вентиляционная установка движется со скоростью 2000 кубических футов в минуту при температуре на входе 75 F и выезд в 65 F. Найдите БТЕ·ч
БТЕ·ч = 1,08 x 2000 x 10
= 21605 БТЕ·ч
2.9. ПРОВЕРКА ВОПРОСОВ
2.1. Теплота вещества, которую можно ощутить или ощутить на ощупь, называется ________________ нагревать.
2.2. Количество теплоты, необходимое для изменения физического состояния вещества
называется _______________ теплом.
2.3. При атмосферном давлении количество теплоты, необходимое для превращения 1 фунта
50F воды в пар составляет:
2.4. Теплота испарения 1 фунта воды равна ____________________________ БТЕ.
2.5. Повышение температуры в открытой системе увеличивает летучесть и испарение.
а) Верно б) Ложь
2.6. Вода расширяется и сжимается при изменении температуры.
а) верно б) неверно
2.7. Конденсатор с водяным охлаждением отводит 260 000 БТЕ·ч тепла. Охлаждение
вода входит при 72F и уходит при 83F. Сколько галлонов циркулирует
в минуту?
2.8. Нагревательный змеевик имеет мощность 300 000 БТЕ·ч при циркуляции 10 галлонов в минуту вода. Если температура воды на выходе составляет 150F, то какова температура воды на входе? температура воды?
2.9. Температура 100 фунтов сухого воздуха повышается с 75F до 165F, как требуется много БТЕ?
2.10. Конденсатор с воздушным охлаждением отводит 140 000 БТЕ·ч тепла.