«Е. Г. Малявина Теплопотери здания Справочное пособие Москва АВОК-ПРЕСС 2007 Содержание Об авторе Введение Основные буквенные обозначения Глава 1. Расчетные параметры ...»

Если элементарная площадка расположена над углом параллельного ей прямоугольника (рис. 13), коэффициент облученности jj-i равен База нормативной документации: www.complexdoc.ru а если над углом перпендикулярного ей прямоугольника (рис.

14), то Расположение двух прямоугольных поверхностей и обозначения представлены на рис. 15. При двух одинаковых поверхностях в параллельных плоскостях, расположенных друг против друга, где a, b - стороны прямоугольников, м;

n - расстояние между ними, м;

Для поверхностей в перпендикулярных плоскостях с общей гранью База нормативной документации: www.complexdoc.ru где p - отношение длины окружности к диаметру; p= 3,14159265;

b, с - сторона соответственно 1-го и 2-го прямоугольника, м.

Рис. 13. Коэффициент облученности с элементарной площадки на поверхность в параллельной плоскости База нормативной документации: www.complexdoc.ru Рис. 14. Коэффициент облученности с элементарной площадки на поверхность в перпендикулярной плоскости Рис. 15. Расположение поверхностей:

а - в параллельных плоскостях друг против друга; б - в перпендикулярных плоскостях с общей гранью База нормативной документации: www.complexdoc.ru Рис. 16. Коэффициент облученности с поверхности на поверхность:

а - в параллельных плоскостях; б - в перпендикулярных плоскостях Кривые изменений коэффициентов облученности при расположении поверхностей в параллельных и перпендикулярных плоскостях относительно друг друга представлены на рис. 16а, 16б.

Формулы (3.36) и (3.37) считаются базовыми и вместе с геометрическими законами излучения позволяют определять коэффициент облученности для различных схем расположения поверхностей в помещении. Наиболее важные для расчета температурного режима в помещении варианты расположения поверхностей относительно друг друга и формулы расчета коэффициентов облученности с одной на другую приведены ниже.

При этом площади поверхностей обозначены буквой А с индексом, соответствующим номеру поверхности.

Коэффициент облученности j1-2 для схемы № 1 (рис. 17):

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Коэффициент облученности j1-2 для схемы № 2 (рис. 18):

Коэффициент облученности j1-2 для схемы № 3 (рис. 19):

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Рис. 17. Схема расположения поверхностей № Рис. 18. Схема расположения поверхностей № Рис. 19. Схема расположения поверхностей № Рис. 20. Схема расположения поверхностей № База нормативной документации: www.complexdoc.ru Рис. 21. Схема расположения поверхностей № Рис. 22. Схема расположения поверхностей № Коэффициент облученности j1-2 для схемы № 4 (рис. 20):

Коэффициент облученности j1-2 для схемы № 5 (рис. 21):

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Коэффициент облученности j1-2 для схемы № 6 (рис. 22):

Лучистый теплообмен между поверхностями помещения Упрощающие допущения, обычно принимаемые при моделировании лучистого теплообмена в помещении, наиболее точно сформулированы Ю.А. Табунщиковым и М.М. Бродач в [30].

Эти допущения сводятся к следующим:

• поверхности в помещении есть прямоугольные пластины, которые не затеняют одна другую, параллельны или расположены под прямым углом друг к другу; поверхности в целом изотермичны или могут быть разделены на несколько прямоугольных изотермичных частей;

База нормативной документации: www.complexdoc.ru • теплотехнические показатели поверхностей не зависят от температуры;

• лучистая теплота не поглощается воздухом помещения;

поверхности являются серыми, и тепловое излучение их подчиняется закону Ламберта.

При лучистом теплообмене двух поверхностей каждая излучает собственную энергию в соответствии со своей температурой.

Лучистым потоком Q1-2, Вт, принято считать разность этих излучений в направлении от поверхности с большей температурой к поверхности с меньшей:

Так как Т1 Т2, к разности излучений с поверхностей 1 и применимо понятие приведенного коэффициента излучения eпр,1-2. Кроме того, по закону взаимности лучистых потоков j1-2А = j2-1А2.

Тогда формулу (3.44) можно записать более компактно:

Разность четвертых степеней температуры в практических расчетах неудобна. Да и сами инженерные расчеты принято выполнять, используя не абсолютную шкалу температур, а шкалу Цельсия. Поэтому введем коэффициент, линеаризующий формулу (3.45), так называемый температурный множитель b1-2:

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Рис. 23. Зависимость температурного коэффициента b от температуры t1 и t2 теплообменивающихся поверхностей Значения температурного множителя в практически значимом для расчета теплопотерь здания диапазоне температур приведены на рис. 23. Для условий помещения, где значения температуры поверхностей сравнительно мало отличаются друг от друга, при вычислениях температурного множителя можно использовать эмпирическую формулу, предложенную В.Н. Богословским [21]:

b1-2 = 0,81 + (t1 + t2)0,005.

(3.47) После введения температурного множителя лучистый поток от поверхности 1 к поверхности 2 примет вид База нормативной документации: www.complexdoc.ru 3.3.5. Радиационная температура окружающих поверхностей При расчете теплопотерь наибольший интерес вызывает лучистый поток на наружное ограждение со всех окружающих поверхностей. Если в помещении насчитывается I поверхностей, то лучистый тепловой поток, уходящий с внутренней поверхности наружного ограждения 1 в сторону окружающих ее поверхностей, Q1, Вт, определяется по формуле Q1 = Co eпр,1-21-2b1-2 A1(t1 - ti), (i = 2, 3,..., I).

Принято считать, что приведенные коэффициенты излучения для всех пар поверхностей в помещении одинаковы и приблизительно равны eпр = 0,93·0,93 = 0,865. Температурные множители для всех пар поверхностей также практически одинаковы. Тогда при раскрытии скобок, получается Q1 = CoeпрbA1t1 1-i - CoeпрbA1ti1-i.

По закону замкнутости лучистых потоков 1-i = 1. Величину ti1-i принято называть радиационной температурой trl, °С, относительно поверхности 1:

trl = ti1-i (3.51) Радиационная температура является усредненной температурой поверхностей, окружающих поверхность 1 (по признаку эквивалентности лучистого теплообмена поверхности 1 со всеми окружающими). При усреднении температура каждой поверхности берется в доле, равной коэффициенту облученности с поверхности 1 на эту поверхность, что отвечает физическому смыслу коэффициента 1-i. (Зачастую для упрощения расчетов радиационная температура определяется при усреднении температуры окружающих поверхностей по их площади, как это показано в п. 2.1.) компактном виде:

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Q1 = CoeпрbA1(t1 - trl).

3.3.6. Коэффициент лучистого теплообмена В практике расчетов теплового потока при лучистом теплообмене используют упрощенную формулу. Интенсивность передачи теплоты излучением qл, Вт/м2, определяется разностью температур поверхностей, участвующих в лучистом теплообмене:

qл = л(t1 - t2), (3.53) где t1 и t2 - температура поверхностей, обменивающихся лучистой теплотой, °С;

л - коэффициент лучистого теплообмена на поверхности стенки, Вт/(м2·°С).

Как следует из формулы (3.48), коэффициент лучистого теплообмена между двумя поверхностями л,1-2, Вт/(м2·°С), определяется по формуле л,1-2 = Cob1-2eпр,1-21- (3.54) Коэффициент лучистого теплообмена равен плотности теплового потока, передаваемого излучением от поверхности 1 к поверхности 2 при разности температур поверхностей в 1 °С.

Если в расчет не вводить описанных выше допущений, то более полно коэффициент лучистого теплообмена может быть записан исходя из формулы (3.45):

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Каждая поверхность в помещении обменивается лучистой теплотой со всеми окружающими ее поверхностями. Коэффициент лучистого теплообмена между одной поверхностью 1 и окружающими поверхностями i л,1, Вт/(м2·°С), принято относить к этой одной, поэтому для любой поверхности, обращенной в помещение, можно вывести формулу или л,1 = Cob1-ieпр,1-i1-i Средняя температура внутренних поверхностей ограждений равна радиационной температуре. Коэффициент лучистого теплообмена поверхности 1 в соответствии с формулой (3.52) равен л,1 = Cobeпр.

(3.58) Если принять разность температур между внутренними поверхностями наружного ограждения и окружающих внутренних ограждений последовательно равной 2,4,6 °С при температуре внутренних ограждений 20 °С, то температурный множитель примет соответственно значения b = 1, b = 0,99, b = 0,98, а коэффициенты лучистого теплообмена будут соответственно равны База нормативной документации: www.complexdoc.ru л,1 = 5,67·0,865·1 = 4,9 Вт/(м2·°С); л,1 = 5,67·0,865·0,99 = 4,85 Вт/ (м2·°С); л,1 = 5,67·0,865·0,98 = 4,8 Вт/(м2·°С).

Следует иметь в виду, что при более аккуратном отношении к величине приведенного коэффициента излучения между отдельными парами поверхностей разброс значений коэффициентов лучистого теплообмена получится несколько большим.

3.4. Теплопередача через многослойную стенку 3.4.1. Основные понятия и определения Процесс передачи теплоты от теплой среды к холодной через разделяющее их ограждение происходит всеми видами теплообмена: на поверхностях имеют место конвективный и лучистый теплообмен, а в материальных слоях - теплопроводность.

Как уже было отмечено, такой сложный процесс называется теплопередачей.

При расчете теплопередачи через наружные ограждения в инженерной практике принято не разделять лучистую и конвективную составляющие в общем теплообмене на поверхностях. Считается, что на внутренней поверхности наружного ограждения в отапливаемом помещении происходит тепловосприятие, оцениваемое общим коэффициентом в, Вт/ (м2·°С), а на наружной поверхности - теплоотдача, интенсивность которой определяется коэффициентом теплоотдачи н, Вт/(м2·°С).

Причем коэффициенты теплоотдачи (теплообмена) на наружной и внутренней поверхностях ограждения равны сумме коэффициентов лучистого и конвективного теплообмена с каждой стороны:

в = к.в + л.в; н = к.н + л.н.

Величины, обратные коэффициентам теплоотдачи, принято называть сопротивлениями теплообмену на внутренней Rв, м2·°С/ Вт, и наружной Rн, м2·°С/Вт, поверхностях ограждения:

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Рис. 24. Распределение температуры при теплопередаче через многослойную стенку Если с одной стороны многослойной стенки, состоящей из п слоев, поддерживается температура tв, а с другой стороны tн tв, то возникает тепловой поток q, Вт/м2 (рис. 24). Этот тепловой поток движется от среды с температурой tв к среде с температурой tн, проходя последовательно от внутренней среды к внутренней поверхности с температурой в:

затем от внутренней поверхности сквозь 1-й слой с термическим сопротивлением R1 м2·°С/Вт, к стыку 1-го и 2-го слоев:

База нормативной документации: www.complexdoc.ru после этого через все остальные слои:

и, наконец, от наружной поверхности с температурой н к наружной среде с температурой tн:

где Ri - термическое сопротивление слоя с номером i, м2·°С/Вт;

ti-1 - температура на стыке слоев с номерами i-1 и i, °С;

ti - температура на стыке слоев с номерами i и i+1, °С.

Переписав полученные равенства относительно разности температур и сложив их, получим tв - tн = q(Rв + R1 + R2 +... + Ri +... + Rn + Rн).

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Выражение в скобках - сумма термических сопротивлений слоев ограждения и сопротивлений теплообмену на его поверхностях называется общим сопротивлением теплопередаче ограждения Rо, м2·°С/Вт:

Rо = Rв + Ri + Rн, а сумма термических сопротивлений отдельных слоев ограждения - его термическим сопротивлением Rт, м2·°С/Вт:

Rт = R1 + R2 +... + Rв.п +... + Rn, где R1, R2,..., Rn - термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции, м2·°С/Вт; определяются по формуле (3.3);