ГЛАВА II

ГЛАВА II

ГЛАВА 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, утепление использовал. Изоляция замедляет поток тепла, но не останавливает. Часто, внутренние воздушные пространства используются в ограждающих конструкциях зданий для ограничения проводимого тепла поток. Еще один способ получения или потери тепла в здании – через воздух, который нагнетается или проникает в здание снаружи окрестности.

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 приложениях 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 разных ситуациях теплообмен не может быть рассчитывается непосредственно с помощью уравнения 2.5, и некоторые допущения должны быть сделал. 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:   BTU·ч = 0,08 х 640 х 25 = 1280

Общие потери тепла:

2.3.2. ТЕПЛОПЕРЕДАЧА ЧЕРЕЗ ПОЛ НА ЗЕМЛЕ И ПОЛ НА ПОЛЗУ КОСМОС.  

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 комнатная температура, м _t – массовый 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 быть измерены или установлены, и 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. Воздух 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 общее 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 ценить.

Для расчета теплопритока необходимо использовать теплопередачу. Множитель (HTM), определяемый как количество тепла, которое проходит через один футов ² ограждающих конструкций при данной разности температур. Стол 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. Световой люк	160	164	168

Используя 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: дерево, плита в деревянной раме. U значение = 0,48

Windows: обычная одинарное остекление, без навеса или внутреннего затенения 

Местоположение: 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 T _i до T _f . Противоположная ситуация также возможный.

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 _______________ теплотой.

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 выходит 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. Воздух входит конденсатор при 70F и    на выходе при 90F. Сколько куб. футов в минуту циркулируют?

2.11. Стена 40 х 60 построена из гипсокартона и минеральной ваты 3. и фанера. Разница температур внутри и снаружи составляет 20F. Рассчитайте BTUh, которые циркулируют.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тепловые потери – Проектирование зданий

Мы используем файлы cookie, чтобы обеспечить вам максимально удобные условия пользования нашим веб-сайтом. Вы можете узнать о наших файлах cookie и о том, как отключить файлы cookie, в нашей Политике конфиденциальности. Если вы продолжите использовать этот веб-сайт без отключения файлов cookie, мы будем считать, что вы довольны их получением. Закрывать.

Редактировать эту статью

Последнее редактирование 11 фев 2022

См. вся история

Теплота — это энергия, которая передается между различными системами в результате термодинамических взаимодействий.

Тепловые потери — это мера отрицательного теплопереноса через ткань здания изнутри наружу. Это может быть связано с конвекцией, проводимостью, излучением, массопереносом или их комбинацией. Чем холоднее температура снаружи, тем теплее внутри и чем хуже теплоизоляция строительного полотна, тем больше будут теплопотери .

Потери тепла обычно измеряются либо в киловаттах (кВт), либо в британских тепловых единицах (БТЕ).

Значения U (иногда называемые коэффициентами теплопередачи или коэффициентами теплопередачи) используются для измерения того, насколько эффективно элементы ткани здания изолируют от потерь тепла (или притока тепла). Чем ниже коэффициент теплопередачи элемента строительной ткани, тем медленнее через него может проходить тепло, и тем лучше он работает как изолятор. В широком смысле, чем лучше (т.е. ниже) коэффициент теплопередачи ткани здания, тем меньше энергии требуется для поддержания комфортных условий внутри здания.

Строительные нормы и правила требуют, чтобы были приняты разумные меры для ограничения притока и потери тепла через структуру новых зданий и работ в существующих зданиях. Утвержденные документы к строительным нормам устанавливают предельные нормы свойств тканевых элементов здания, описываемых в терминах максимальных коэффициентов теплопередачи. Для получения дополнительной информации см.: Ограничение стандартов ткани.

Как правило, чем старше здание, тем больше оно подвержено потери тепла . Это может быть связано с плохой изоляцией (или ее отсутствием), тепловыми мостами через ограждающие конструкции, одинарным остеклением, плохой воздухонепроницаемостью и т. д.

Уровни потерь тепла будут различаться в зависимости от типа здания; например, террасный дом будет терять большую часть тепла через пол и крышу, а не через стены, в то время как почти все потери тепла из квартиры будут проходить через наружные стены.

Следующие оценки показывают пропорциональную потери тепла из плохо утепленного дома:

• До 25% через крышу.
• До 35% через наружные стены.
• До 25% через двери и окна.
• До 15% через первые этажи.

(ссылка на www.ired.co.uk)

Некоторые методы, которые можно использовать для борьбы с потерями тепла в существующих зданиях, включают:

• Защита от сквозняков.
• Изоляция крыши.
• Двойное остекление.
• Изоляция пола.
• Сплошная теплоизоляция стен.

• Строительные характеристики.
• Коэффициент излучения.
• Приток тепла.
• Тепловые насосы и тепловые волны: как перегрев усложняет прекращение газоснабжения в Великобритании.
• Теплопередача.
• Средняя температура излучения.
• Пассивное проектирование зданий.
• Вопрос о реальных характеристиках полой стены.