Теплопоступления за счет солнечной радиации

 

Определяем как сумму теплопоступлений через световые проемы и покрытия в теплый период года.

 

, Вт

 

Теплопоступления через остекления определим по формуле:

 

 , Вт,

где: q_вп, q_вр – удельное поступление тепла через вертикальное остекление соответственно от прямой и рассеянной радиации. Выбирается по таблице 2.16 [5] для заданного в здании периода работы помещения для каждого часа.

F_ост – площадь остекления одинаковой направленности, м², рассчитывается по плану и разрезу основного помещения здания.

b_сз – коэффициент, учитывающий затемнение окон.

К_ак – коэффициент, учитывающий аккумуляцию тепла внутренними ограждающими конструкциями помещения.

К₀ – коэффициент, учитывающий тип остекления.

К₀ – коэффициент, учитывающий географическую широту и попадание в данную часть прямой солнечной радиации.

К₂ – коэффициент, учитывающий загрязненность остекления.

Расчет ведем отдельно для остекления восточной и западной стороны.

 

F_{ост. з}=4*21=84 м²

F_{ост .в}=1,5*17=25,5 м²

b_сз – определяем по таблице 1.2[5]. Для внутренних солнцезащитных устройств из светлой ткани b_сз=0,4

К_ак=1, т.к. имеются солнцезащитные устройства

г.Томск – промышленный город. Учитывая что корпуса институтов обычно строят в центре городов, выбираем по таблице 2.18[5] для умеренной степени загрязнения остекления при g=80-90%; К₂=0,9

По таблице 2.17[5] принимаем для одинарного остекления в деревянных переплетах при освещении окон в расчетный час солнцем К₁=0,6, при нахождении окон в расчетный час в тени К₁=1,6.

 

 

Теплопоступления через остекление

Таблица 5.1

Часы	Теплопоступления через остекление, Qост, Вт
	Запад	Юг
1	2	3
9-10	56*1,4*0,9*1*1*0,4*84=1016	(378+91)*0,6*0,9*1*1*0,4*25,5=6027
10-11	58*1,4*0,9*1*1*0,4*84=1052	(193+76)*0,6*0,9*1*1*0,4*25,5=3457
11-12	63*1,4*0,9*1*1*0,4*84=1143	(37+67)*0,6*0,9*1*1*0,4*25,5=1336
12-13	(37+67) *1,4*0,9*1*1*0,4*84=1887	63*0,6*0,9*1*1*0,4*25,5=810
13-14	(193+76) *1,4*0,9*1*1*0,4*84=4881	58*0,6*0,9*1*1*0,4*25,5=745
14-15	(378+91) *1,4*0,9*1*1*0,4*84=8510	56*0,6*0,9*1*1*0,4*25,5=720
15-16	(504+114) *1,4*0,9*1*1*0,4*84=11213	55*0,6*0,9*1*1*0,4*25,5=707
16-17	(547+122) *1,4*0,9*1*1*0,4*84=12138	48*0,6*0,9*1*1*0,4*25,5=617
17-18	(523+115) *1,4*0,9*1*1*0,4*84=11576	43*0,6*0,9*1*1*0,4*25,5=553
18-19	(423+74) *1,4*0,9*1*1*0,4*84=9018	30*0,6*0,9*1*1*0,4*25,5=900

 

Теплопоступления через покрытия определяются по формуле:

 

, Вт

 

R₀ – сопротивление теплопередачи покрытия, м²*К/Вт;

t_н – среднемесячная температура наружного воздуха за июль, °С;

R_н – термическое сопротивление при теплообмене между наружным воздухом и внешней поверхностью покрытия, м²*к/Вт;

r - коэффициент поглощения солнечной радиации материалом наружной поверхности покрытия;

I_ср – среднесуточная (прямая и рассеянная) суммарная солнечная радиация, попадающая на горизонтальную поверхность, Вт/м²;

t_в – температура воздуха, удаляемого из помещения, °С;

b – коэффициент для определения гармонически изменяющихся величин теплового потока принимаем в зависимости от максимального часа теплопоступлений;

К – коэффициент, зависящий от конструкции покрытия;

А_tв – амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности ограждающих конструкций, °С

R_в – термическое сопротивление при теплообмене между внутренней поверхностью покрытия и воздухом помещения, м²*К/Вт;

F – площадь покрытия, м².

 

Из задания R₀=0,96 м²*К/Вт

По табл. 1.5 [5] t_н=18,1 °С

R_н определяется по формуле:

, где:

J – средняя скорость ветра, м/с, в теплый период, J = 3,7 м/с

 м²*К/Вт

r =0.9, принимаем в качестве покрытия наружной поверхности рубероид с песчаной посыпкой (табл. 1.18 [5])

Из табл. 4.1 данного КП t_уд^Т=27,38 °С

Амплитуду колебаний температуры внутренней поверхности, °С, определим по формуле:

, где

u - величина затухания амплитуды колебаний температуры наружного воздуха в ограждающей конструкции, °С

А_tн – максимальная амплитуда суточных колебаний температуры наружного воздуха, °С

I_max – максимальное значение суммарной (прямой и рассеянной) солнечной радиации, принимается для наружных стен как для вертикальных поверхностей, а для покрытия – как для горизонтальной поверхности.

 

u = 29,7 – по заданию

0,5* А_tн = 11 – приложение 7 [1]

I_max = 837 Вт/м² – таблица 1.19[5]

I_ср = 329 Вт/м² – таблица 1.19[5]

А_tв = 1/29,7*(11+0,035*0,9(837-329))=0,9 °С

R_в = 1/a_в=1/8,7=0,115 м²*К/Вт

F = 247 м²

В формуле для Q_n все величины постоянные, кроме b - коэффициента для определения гармонически изменяющихся величин теплового потока в различные часы суток.

Для нахождения b для заданного периода времени по часам находим Z_max .

Z_max = 13+2.7*D = 13+2.7*3.8 = 23-24 = -1

Стандартное значение коэффициента b принимаем по табл. 2.20 [5], а фактическое значение получаем путем сдвига на 1 час назад.

Значение коэффициента b сводим в таблицу 5.2

Расчет теплопоступлений через покрытие сводим в таблицу 5.3

 

Таблица 5.2

Значение коэффициента b

Часы	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19
b	-0,5	-0,71	-0,87	-0,97	-1	-0,97	-0,87	-0,71	-0,5	-0,26	0

 

 

Таблица 5.3

Теплопоступления через покрытие

Часы	Теплопоступления через покрытие, Qn, Вт
9-10	(0,625-(0,605*7,9))*247= - 1026
10-11	(0,625-(0,79*7,9))*247= - 1387
11-12	(0,625-(0,92*7,9))*247= - 1640
12-13	(0,625-(0,985*7,9))*247= - 1768
13-14	(0,625-(0,925*7,9))*247= - 1768
14-15	(0,625-(0,792*7,9))*247= - 1640
15-16	(0,625-(0,79*7,9))*247= - 1387
16-17	(0,625-(0,609*7,9))*247= - 1026
17-18	(0,625-(0,38*7,9))*247= - 587,1
18-19	(0,625-(0,13*7,9))*247= - 353

 

Составляем сводную таблицу теплопоступлений за счет солнечной радиации.

 

 

Таблица 5.4

Сводная таблица теплопоступлений за счет солнечной радиации.

Часы	Теплопоступления, Вт
	Через покрытие	Через остекление		Всего
		Запад	Восток
9-10	-1026	1016	6027	6017
10-11	-1387	1052	3457	3122
11-12	-1640	1143	1336	839
12-13	-1768	1887	810	929
13-14	-1768	4881	745	3858
14-15	-1640	8510	720	7590
15-16	-1387	11213	707	10533
16-17	-1026	12138	617	11729
17-18	-587	11576	553	11542
18-19	-353	9018	900	9565

 

 

На основании расчета принимаем максимальное значение теплопоступлений за счет солнечной радиации, равное Q_ср=11729 Вт в период с 16 до 17 часов.

 

Общее теплопоступление определяем по формуле:

 

, Вт

 

В летний период:

Q_п^т=27478+0+11729=39207 Вт

 

В переходный период:

Q_п^п=28614+4402+0,5*11729=38881 Вт

 

В зимний период:

Q_п^х=28614+4402+0=33016 Вт