CC BY
10
УДК 641
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОПУСТИМОЙ ВЕЛИЧИНЫ ИЗМЕНЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ
Ерофеев А.В., Дранников Р.Н., Земцов Е.С., Мухортов П.А.
ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный технический университет», г. Тамбов
Аннотация
Разработка методики определения допустимой величины изменения коэффициента теплопроводности построена на расчете обратном стандартному расчету подбора отопительных приборов и определению мощности системы отопления, а так же принятии за мощность системы отопления ее фактического значения.
Ключевые слова:
долговечность утеплителя, коэффициент теплопроводности, критерий теплозащиты, резерв теплопроводности, расчет системы отопления, энергосбережение История статьи: Дата поступления в редакцию 11.12.18
Дата принятия к печати 12.12.18
Для предотвращения снижения температуры в помещении, необходимо чтобы то тепло, которое обеспечивается отопительными приборами, превосходило потери тепла через ограждающие конструкции. На первый взгляд кажется, что непосредственное снижение теплозащитных характеристик конструкции влечет за собой увеличение расходов теплоэнергии, что означает увеличение стоимости отопления. Однако, на самом деле, на этапе проектирования ограждающей конструкции с утеплителем и этапе расчета системы отопления закладывается определенный резерв, только по истечении которого будут увеличиваться расходы на отопление. Величина резерва зависит от разницы между принятой толщиной утеплителя и требуемой толщиной по условиям стандартизации; резерва при выборе количества отопительных приборов, их типов; величины температуры подающего трубопровода, способ подачи теплоносителя.
Таким образом, фактическое сопротивление теплопередачи ограждающей конструкции может быть свободно снижено на величину резерва, т.е.
наличие резерва позволяет без ущерба для микроклимата помещения увеличивать значение коэффициента теплопроводности на величину резерва. Таким образом, актуальным является определение количества резерва величины коэффициента теплопроводности теплоизоляционного материала.
Так как расчет направлен на определение величины резерва, то производиться он должен исходя из фактических значений всех величин.
Количество отопительных приборов рассчитывается по формуле:
Б • к
N = , (1)
где Бпр - площадь поверхности отопительного прибора; ^ - площадь поверхности нагрева одной панели, определяемая по таблице [1], в зависимости от типа отопительного прибора; к - параметр, учитывающий значения различных коэффициентов для разных типов приборов.
Из формулы (1) следует, что площадь поверхности отопительного прибора Бпр, м2, определяется по
формуле:
F =-1. (2)
пр к ()
В формуле (2) значение N принимается согласно фактическому количеству устанавливаемых приборов отопления.
Так же площадь поверхности отопительного прибора вычисляется по формуле:
F = Q /q . (3)
пр ^пр 1пр у '
где Qпр - требуемая теплоотдача прибора; qпр - расчётная плотность теплового потока для теплоносителя.
Приравнивая выражения (2) и (3) получается равенство:
N • f^Qпp
(4)
к Я
Требуемая теплоотдача прибора Qпр определяется, как разность требуемой мощности системы отопления и суммарной теплоотдачи подводящих труб. Однако в данном расчете мощность системы отопления принимается не требуемая и фактическая, так как расчет производится с фактическим числом приборов отопления. Таким образом, формула принимает вид:
^^пр ^^ф втр ^^тр' (5)
В формуле (5) N - это фактическая мощность системы отопления, Вт, с учетом фактического числа отопительных приборов N а так же искомая неизвестная. Что же касается других величин, то Qтр - это суммарная теплоотдача подводящих трубопроводов, определяемая по методике, приведенной в [2], в зависимости от длин труб и их теплоотдачи, а втр - это поправочный коэффициент, зависящий от варианта подводящих прокладки трубопроводов.
Объединяя формулы (4) и (5) получается уравнение, из которого для определения значения фактической мощности системы отопления необходимо выразить неизвестную
N • ^ = N -втр • Отр
к ^р ' (6) -а
N = + Р* • От,
Формула (6) позволяет определить значение фактической мощности системы отопления, задаваясь реальными значениями параметров системы отопления. Все эти параметры заранее известны.
Чтобы перейти к понятию фактического значения коэффициента теплопроводности утеплителя необходимо вести расчет относительно и фактических потерь тепла ограждающей конструкцией, а так же и фактической мощности системы отопления. Учитывая, что тепловая мощность системы отопления определяется исходя из теплового баланса здания, с учетом коэффициента запаса мощности, получается следующее выражение:
Кф = 1,15 ■ 0СО, ^ 0СО = Кф/1,15 (7)
где Qco - полные тепловые потери помещения, Вт.
Полные потери тепла помещением определяются, как разность теплопотерь и теплопоступлений помещения, и вычисляются по формуле:
д = у д -у д = д + ддр + д - д
^-со ^^ ^-пот ^^ ^-пост ^-ст ^-огр ^-доп ^
(8)
В формуле (8) Qст - это теплопотери через конструкцию стены (СТ), а д~б - это потери тепла через остальные ограждающие конструкции: окна (О), полы (ПЛ), наружные двери (НД), балконные двери (БД), чердачное перекрытие (ЧП). Qдоп, Qпост в формуле (8) это дополнительные тепло-потери помещения и теплопоступления в рассматриваемом помещении соответственно.
Приравнивая формулы (7) и (7) относительно Q 7:
N
1,15
ф _
Q + Qдр + Q - Q
^ ст ^ огр ^ доп ^ п
(9)
Основные тепловые потери через наружные стены определяются по формуле:
Qс
t -1
R
• п • F
(10)
где - требуемое сопротивление теплопередаче стены, (м2-°С)/Вт; ^ и ^ - расчётная температура внутреннего и наружного воздуха, °С, соответственно [6]; Бст - площадь рассчитываемой конструкции стены, м2; п - табличный коэффициент, зависящий от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху [4].
Выражение (10) подставляется в выражение (9) и преобразовывается относительно Rт
| тр : *"ст
Rтр =
о -1 ) • п • F
V в н / с
N.
—— - Qдр - Q + Q
115 ^-огр ^-доп ^п
(11)
По строительным правилам [5] в теплотехническом расчете основной характеристикой стенового ограждения является величина термического сопротивления ограждающей конструкции Я :
п 1 п 5 1
R = R +У R. + R = —+ У-П- + —,
СТ В ^^ 1 н ^^ л 7
1=1 а 1=1 л. а
(13)
где ав - нормированное значение коэффициента теплоотдачи от внутреннего воздуха к стене [5]; ан - нормированное значение коэффициента теплоотдачи от стены к наружному воздуху [5]; 6. - толщина слоёв конструкции, м; - теплопроводность слоёв конструкции, Вт/(м-°С) [5].
Приравнивая выражения (11) и (12) и производя преобразования относительно неизвестной \ут, получается выражение:
ут
5
(16)
О -1 ) • п • F
V в н / с
1
1
N.
—- - ддр - д + д
115 ^-огр ^-доп ^Е
п 5
£ X5
а i=l к а
пост
н
Значение величины N должно быть больше значения 1,15( Qgр +Qдоп- Qпост). В противном случае теплопотери через стену являются не определяющими и требуется уменьшение дополнительных те-плопотерь. В случае если значение фактической мощности системы отопления N значительно больше, и тем самым значение коэффициента теплопроводности утеплителя \ имеет отрицательное значение, то это означает, что система отопления выделяет такое количество теплоты, которого достаточно для создания оптимального требуемого микроклимата помещения даже без устройства теплоизоляционного слоя, что недопустимо с экономической точки зрения.
Таким образом, по вышеприведенной методике можно определить допустимое повышение коэффициента теплопроводности теплоизоляционного слоя стены.
ЛИТЕРАТУРА
1. Внутренние санитарно-технические устройства. Ч. 1. Отопление. / под ред. И.Г. Староверова и Ю.И. Шиллера. - М. : Стройиздат, 1990.
2. Проектирование систем отоплений и вентиляций гражданских зданий/ Балашов А.А., Полунина Н.Ю. - Тамбов: ТГТУ 2011.
3. СП 60.13330.2012. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Актуализированная редакция СНиП 41-01-2003./М.: Минрегион России, 2012.
4. СП 131.13330.2012. Строительная климатология. Актуализированная версия СНиП 23-01-99*. М.: НИИСФ, 2012.
5. СП 50.13330.2012. Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003. М.: НИИСФ, 2012.
Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:
Ерофеев А.В., Дранников Р.Н., Земцов Е.С., Мухортов П.А. Определение допустимой величины изменения коэффициента теплопроводности . — Системные технологии. — 2018. — № 29. — С. 92—95.
DEFINITION OF THE PERMISSIBLE VALUE OF COEFFICIENT OF THERMAL CONDUCTIVITY CHANGE
Erofeev A.V., Drannikov R.N., Zemcov E.S., Muhortov P.A. FSBEI of HE «Tambov State Technical university»
Abstract
The development of the methodology definition of the permissible value of coefficient of thermal conductivity change is based on the calculation of the inverse of the standard calculation of the selection of heating devices and the definition of the power of the heating system, as well as taking the actual value for the power of the heating system.
Keywords:
insulation durability, thermal conductivity coefficient, thermal protection criterion, thermal conductivity reserve, heating system calculation, energy saving Date of receipt in edition: 11.12.18 Date of acceptance for printing: 12.12.18
