Тема № 4. Тепловая мощность систем отопления охлаждения.
Тема № 4. Тепловая мощность систем отопления охлаждения.
Занятие № 2. Теплопотери через наружные ограждения. (Богословский, «отопление», §3.1-3.2)
План занятия:
1.Потери теплоты через отдельные ограждения в помещении.
2.Расчетные основные теплопотери помещения.
2.1.Через полы.
2.2.Обмер наружных ограждений помещения.
3.Добавочные теплопотери через ограждения.
4.Таблица (ведомость) расчета теплопотерь помещений.
(см. материалы в приложении к лекциям)
Занятие № 3. Аэродинамика здания. (Богословский, «Отопление и вентиляция», §7),
(Л4, гл. XV, § 83,84,85,)
План занятия:
1.Основные задачи аэродинамических расчетов зданий.
2.Схема обтекания здания воздухом.
3.Распределение давления на поверхностях зданий.
3.1. Избыточное статическое давление на поверхности здания.
3.2.Внешнее давление в любой точке здания.
4.Теплопотери на нагревание инфильтрационного воздуха.
1.При исследовании воздействия ветра (турбулентного потока воздуха) на здания и сооружения предметом изучения является распределение давления ветра. Знание этого давления дает возможность строителям рассчитать ветровую нагрузку на здание, специалистам по вентиляции – воздухообмен через открытые проемы и неплотности в ограждениях. Такие процессы исследуются самолетостроителями, транспортниками, судостроителями. Исследования ведутся в основном экспериментальными методами с привлечением теории подобия.
2.При обтекании здания потоком воздуха около него образуется застойная зона. Определение размеров этой зоны, условий циркуляции в ней воздушных потоков, условии проветривания зоны является целью аэродинамики исследования здания. (наибольшее значение это исследование имеет для промышленных здании большим количеством вредных выбросов).
Рассмотрим схему обтекания потоком воздуха отдельно стоящего здания. Вследствие действия статического и гравитационного давления столба воздуха под действием ветра на ветреных поверхностях здания возникает избыточное давление, а на заветренных поверхностях – разряжение.
При набегании на здание потока воздуха его нижние слои затормаживаются, кинетическая энергия потока переходит в потенциальную, и статическое давление по мере приближения к зданию увеличивается. Максимальное давление достигает на наветренной поверхности здания.
ω Невозмущенный поток
а
невозм. поток
| H |
v + -
эпюры давления
a L=~5H L=~6H
Обтекание потоком воздуха отдельного здания.
Возмущение, вносимое зданием, захватывает сравнительно небольшую область в поперечном сечении потока. В этой области течение остаётся практически невозмущенным.
Вследствие стиснения потока зданием скорость ветра вдоль крыши и сбоку здания будет больше, чем невозмущенном потоке. Полную энергию вдоль потока принимают неизменной, следовательно увеличение скорости потока происходит за счет его потенциальной энергии. В результате на боковых поверхностях здания и над ним образуется пониженное давление. Кроме того, обтекающий поток эжектирует воздух с заветренной стороны здания, где давление также уменьшается.
3.1.Избыточное статическое давление в той или иной точке на поверхности здания пропорционально динамическому давлению невозмущённого потока перед зданием
- аэродинамический коэффициент. Значение показывает, какая доля кинетической энергии потока переходит в потенциальную. Аэродинамический коэффициент определяют в аэродинамической труде моделей зданий и решений уравнений Бернулли. Значение остаётся неизменным при изменении скорости ветра и масштабе модели.
Для наиболее распространённой формы здания (параллелепипеду) находится в следующих пределах:
- на фасаде с наветренной стороны здания =0,4÷0,8
- на фасаде с заветренной = -0,3÷-0,6.
3.2При совместном действии на здание ветра и гравитационных сил внешнее давление в любой точке на поверхности здания выражается уравнением:
.
Внутреннее давление в помещении определяется внешними давлениями, воздействующими на здание; и характеристиками сопротивления путей миграции воздуха.
4.Фильтрация наружного воздуха через ограждающие конструкции в холодный период года вызывает дополнительные потери тепла помещениями и охлаждение внутренних поверхностей ограждений.
В промышленных и много этажных зданиях расход теплоты на нагревание холодного воздуха, поступающего через притворы окон, фонарей, дверей, ворот ставней 30 – 40% и более от основных теплопотерь.
Количество наружного воздуха поступающего в помещение в результате инфильтрации, зависит от конструктивно - планировочного решения здания, направления и скорости ветра, температура ветра, герметичности конструкций и особенности длины и вида притворов открывающихся окон, фонарей, дверей и ворот.
Общий процесс обмена воздухом между помещениями и наружным воздухом, который происходит под действием естественных сил и работы искусственных побудителей движения воздуха называется воздушным режимом здания. Воздухообмен происходит через все воздухопроницаемые объекты (притворы, стыки, вентканалы и т. д.) под действием разности Р, поэтому расчет воздушного режима сводится к рассмотрению аэродинамической системы с заданными условиями на её границах. (рассм. В дисциплине «Вентиляция»). Для определения теплозатрат на нагревание наружного воздуха при инфильтрации расчет воздушного режима упрощен и производится по формуле:
– расход инфильтрирующегося воздуха через отдельные ограждающие конструкции помещения, , принимается равным L=3A, 𝜌 – плотность воздуха, С – теплоемкость, – расчетные температуры внутреннего и наружного воздуха, коэффициент учитывающий нагревание инфильтрирующего воздуха в ограждении ветреным тепловым потоком.