Температура помещения будет оставаться неизменной, если поступление теплоты от отопительных приборов будет равно недостатку теплоты в помещении. Если теплопоступ - ления будут периодически изменяться, то в помещении будут наблюдаться колебания температуры воздуха и радиацион­ной температуры. Ограждения, все предметы, воздух под влиянием этих изменений периодически поглощают и отда­ют теплоту. Чем больше способность теплопоглощения у ог­раждений и предметов, поверхности которых обращены в Помещение, тем меньше в помещении колебания температу­ры и тем больше его теплоустойчивость. Теплоустойчиво­стью помещения называется его свойство поддерживать от­носительное постоянство температуры при периодически изменяющихся теплопоступлениях. Интенсивность колеба­ния температуры в помещении будет также зависеть от степени неравномерности лучистой и конвективной состав­ляющих теплоотдачи приборов и их соотношения.

По характеру изменения во времени все возможные еиды Поступлений и теплопотерь можно разделить на гармони­ческие и прерывистые. Более сложные случаи теплопере­дачи могут быть представлены их сочетанием.

Имеется определенная специфика участия лучистых и конвективных теплопоступлений в теплоустойчивости по­мещения, которая состоит в разной последовательности передачи теплоты к воздуху и поверхностям помещения.

При рассмотрении задачи теплоустойчивости пользуют­ся методом наложения (суперпозиции), основанным на независимости действия отдельных тепловых возмущений. Совместный эффект действия всех источников и стоков теп­лоты получают суммированием частных результатов, что, как правило, допустимо.

Коэффициент неравномерности теплоотдачи отопитель­ного прибора при периодическом отоплении можно опреде­лить по формуле

М = (<Э„акс-Змин)/2<?ср, (2.59)

Где Qcp, QManc. Qmhh — средняя, максимальная и минимальная теплоотдачи прибора.

Если теплоотдача прибора изменяется по закону пра­вильного гармонического колебания, то

(Фмакс Qmhh)/2 = ^q (2.60)

Есть амплитуда изменения теплоотдачи, а

M = Aq/Qcv. " (2.61)

Для нетеплоемкого отопительного прибора при периоди­ческом отоплении помещения «пропусками» коэффициент М можно получить аналитически. В период натопа продолжи­тельностью zH часов нагревательный прибор отдает в поме­щение теплоту, которую в данном случае нужнЬ обозна­чить как QKАкс. В перерыве между натопами продолжитель­ностью zu часов теплоотдача прибора равна нулю, т. е. Qmhh=0. Такой режим подачи теплоты называют прерыви­стым.

Средняя теплоотдача прибора за весь период T=zH+ +zn равна

= (2.62)

Коэффициент М при прерывистом отоплении равен

М=<ЗмаКс-<Зм„н= гп+гн (2 63)

^Чср "н

Для теплоемких приборов коэффициент М может быть определен экспериментально. Например, для теплоемких отопительных печей экспериментальные значения М да­ются в зависимости от размеров печи, толщины ее стенок и числа топок в сутки (см. гл. 12).

Теплоустойчивость помещения, определяющую измене­ние его теплового режима, можно охарактеризовать пока­зателями теплоусвоення Упом и теплопоглощения Рпом.

Рассмотрим определение этих показателей применитель­но к задаче прерывистого отопления.

В качестве показателя теплоусвоення помещения Упом примем суммарное теплоусвоение всех поверхностей ограж­дений, обращенных в помещение,

Упоч = 2ГА. (2 64)

Где У;, Aj — коэффициенты теплоусвоення и площади отдельных ограждений в помещении.

Показатель теплопоглощения помещения РП0М в основ­ном учитывает поглощающую способность ограждений Р0Гр и воздухообмена Рвен и равен их сумме:

= + ^ вен' (2.65)

Если коэффициенты теплопоглощения отдельных повер­хностей, выходящих в помещение, обозначить Ph а их пло­щади по внутреннему обмеру А,-, то их суммарная теплопог - лощательная способность

Рогр = 2Р, Л,=----------------------- :----------- :---- = —Г-!--------- Г-, (2.66)

КП0М^ДП0М

Где аг — коэффициент теплообмена иа отдельных поверхностях в помещении; Лпоч — показатель интенсивности, теплообмена иа всей площади поверхностей, обращенных в помещение

AnoM=Sa, vl1 = a2i41; (2.67)

А — осредненное по всем поверхностям в помещении значение коэффициента теплообмена, равное применительно к зимним ус­ловиям в среднем около 4,0 Вт/(м?-°С),

При прерывистой подаче теплоты коэффициент тепло - поглощения ограждения равен

(2.68)

Q

1 '

1

Р огр — -

Где £2 — коэффициент прерывистости, определяемый в зависимости от отношения времени натопа гн к общему периоду 7,=гн+гп (табл. 2.8). Таблица 2.8. Коэффициент прерывистости Z»lT 0 1/8 1/4 3/8 1/2 5/8 3/4 7/8 1 Q 0 0,73 0,84 0,84 0,76 0,63 0,45 0,24 0

Теплопоглощение в помещении в результате вентиля­ционного воздухообмена Р1жп равно

PBe„ = icp. (2.69)

Применительно к рассматриваемой задаче будем счи­тать, что изменение температуры воздуха /„ в помещении приблизительно соответствует изменению температуры по­мещения /ш и показатель теплопоглощения помещения ра­вен

Р по

0,9/lQ

(2 70)

ГЦ

Результатом расчета теплоустойчивости помещения яв­ляется определение наибольшего отклонения температуры Л(п помещения от среднего значёния. При гармонических колебаниях теплопоступлений

At,

1

-Lc p

Натопа г

Смаке = 2MQcv, Af =0,9<?Иакс_ l,8MQet

0,9 Aq 0,9MQcp

(2.71)

" Pr

1/^помН~1/Апом

При прерывистых теплопоступлениях, когда в период

(2.72)

I

Pno

—, (2.73)

•Lc Р

Из формулы (2.72) следует, что тепловая мощность си­стем отопления при периодическом отоплении должна быть заметно больше, чем при постоянном отоплении. Так, в пе­риод натопа расчетные теплопоступления от отопления Q0T должны быть равны максимальным

QoT = QMaKC = Qcp+'4Q - (2.74)

При отоплении пропусками или сменной работе системы ее установочная мощность Q0T должна быть равна

Q0T=2M(?cp, (2.75)

Где QCp — средний за сутки дефицит теплоты в помещении, кото­рый должна компенсировать система отопления.

В то же время режим работы системы (неравномерность теплоотдачи, продолжительность натопа, перерыв в работе) должен быть определен по допустимому колебанию темпе­ратуры в помещении при прерывистом отоплении. Из (2.73) следует, что

Л10" 1 м=________ Гл-------------------- i---------- V (2-76)

1,8Qcp VrL+rL+ie»»

41 поч ^пом

А по (2.63) продолжительность натопа

Ги = Т/2М. (2.77)

Следует отметить, что во всех приведенных формулах величины Рпом, Гпом, £2 должны определяться для периода T=zH+zn.

Пример 2.2. Определим амплитуду колебаний температуры Ata в помещении, где система водяного отопления при ^Н=+5°С работает пропусками. Продолжительность нагревания (натопа) zH=2 ч, перерыв между натопами гп= 2 ч, период 7,=гн+гп=4 ч.

1. Наружнаи стена. Конструкция наружной стены: внутрен­няя штукатурка ^=0,93 Вг/(м-°С); ср!=1,58.10е Дж/(м3-°С); б1=0,015 м; кирпичная кладка Х2=0,81; ср2= 1,62 • 10е; площадь Л„. с= 12.0 м2.

А) Определяем положение слоя резких колебаний

Р _ Фг 0,015

_______________ '~17= рЖ

Sl= = /2.3.14.0,^,58.10» =25(6 Вт/(м2 0Q;

I? iSi = 0,016-25,6 = 0,410 < 1.

Следовательно, слой резких колебаний заканчивается в кир­пичной части стены, для которой

14-0,BM.62.R ^23 92

4-3600

Б) Коэффициент теплоусвоения внутренней поверхности наруж­ной стены

/?L521+F2 0,016-25,6^+23,92 1 + R. Y,-------------------- 1+0,016-25,92 24'92 ВТ/(М ' С)'

Так как F2=s2=23,92.

Показатель теплоусвоения всей площади наружной стены

С = 24,92-12 = 299 Вт/°С.

2. Окно. Окно двойное /С0к=2,56, Лок=4,5 м2. Для кон­струкции окна S]=0, a Y^aн, поэтому

Y ^ А" . = 23 — 1 69- 1 + /?!<*„ 1 + 0,548-23

Гок'4ок= 1,69-4,5 = 8 Вт/°С.

_ у^2-3,14-0,18-1,22-Ш6

3. Пол. Конструкция пола имеет сверху дощатый слой 8i=» <=0,04 м; Я,1=0,18; срх= 1,22-106, площадь Лпл=20 м[4],

SI - У : 4.'3600' 9,79;

Ri = 0,04/0,18 = 0,222; jRiSi = 0,222-9,79 = 2,18 > 0,5;

Поэтому

Гпл = 2-51= 19,58,

19,58-20 = 392 Вт/°С.

5. Внутренние перегородки. Гипсовые плиты 6=0,06; A,=0,41f СР=1,04>106; площадь Л„. „=45 м?,

Т/г-3,14-0,41-1,04-10"

S= У -------------------------------------- Шоо------------ Е=13,6}

« = ^1=^=0,073з Ks=0,073.i3,6 = 0,99< I.

Следовательно, слой резких колебаний захватывает ось сим­метрии, поэтому определяем Кв. п, счятая на оси симметрии пере­городки К2=0:

Ув п « Rss= 0,073.13,62а= 13,5j Ув. iA. n = 13,5.45 = 608 Вт/°С,

6. Влиянием остальных поверхностей пренебрегаем. Суммарное теплоусвоение всех поверхностей в помещении равно

-=299 + 8 + 392 + 823 + 608 = 2130 Вт/°С.

7. Коэффициент прерывистости при га/Г=2/4 (см. табл. 2.8) равен Q=0,76.

8. В помещении находятся четыре человека, и воздухообмев рассчитан на условия 0,0111 м3/с (40 м3/ч) на 1 чел,, поэтому [ср= = 1260 Дж/(м3.°С)1

Рвен = Щ = 4 • 0,111 • 1260 = 56 Вт/°0.

9. Показатель интенсивности теплообмена на поверхностях (а=3,8) в помещении Лпом равен

Лп0м = а2Л,-. 3,8 (12 + 4,5 + 20 + 20 + 45) = 386.

10. По условию задачи расчетные теплопотерн помещения при Tu—~26 °С равны QOT=3034 Вт, поэтому при <а=+5°С

Qcp = 3034 896 Вт.

11. Коэффициент неравномерности теплопередачи отопитель­ного прибора равен

2г„ 2-2

12. Амплитуда колебаний температуры помещения

A. L'8MQcp - 1.8-1.896 _ г

Ata= J-------------------------- j------------ j------------- ----- u

Q, 1 0,76/2130+ТТ386 + 56

14. Цифры в знаменателе формулы для определения Atn по­казывают долю участия каждой из составляющих в теплопоглоще - иии помещения. Для того чтобы уменьшить At , можно уменьшить Т, изменив, таким образом, Кпом, или соотношение гн1Т, изменив М и Q. С увеличением воздухообмена L будет уменьшаться А( .