2.2 Расчёт второго этажа особняка

-стены 2-го этажа без окон и дверей F_ст=100-(1,4+2)=96,6 м²

1) Стены:

Термическое сопротивление стен 2-го этажа

R_ст=R_вн+δ_б./ λ_б.+ δ_м.в./ λ_м.в+ δ_д.о./ λ_д.о+R_н= =0.115+0.22/0.17+0.05/0.05+0.01/0.17+0.043=2,8 м²К/Вт

λ-коэффициент теплопроводности, Вт/м·К

δ-ширина материала, м

Тепловые потери стен

Q_ст=(t_вн-t_н)/R_ст·F_ст=(22-(-26))/2,8·96,6=1,38 кВт

Добавляем 15% к потерям, т.к. наружные вертикальные и наклонные стены, обращены на север, восток, северо-восток и северо-запад, тогда

Q_ст=1,38+0,2=1,58 кВт

2) Окна:

Термическое сопротивление окон 2-го этажа

R_ок=R_вн+R_{2-го стеклопак.}+ R_н=0.115+0.6+0.043=0.758 м²К/Вт

Тепловые потери окон:

Q_ок=(t_вн-t_н)/R_ок·F_ок=(22+26)/0.758·1,4=88 Вт

Добавляем 15% к потерям, т.к. окна обращены на север, восток, северо-восток и

северо-запад, тогда

Q_ок=88+13,2=0,1 кВт

3) Двери:

Термическое сопротивление дверей 2-го этажа

R_дв=R_вн+δ_д./ λ_д.+R_н=0.115+0.05/0.2+0.043=0.408 м²К/Вт

Тепловые потери дверей 2-го этажа

Q_дв.1=(t_вн-t_н)/R_дв·F_дв=(22+26)/0.408·2=0,23 кВт

4) Пол:

Термическое сопротивление пола 2-го этажа

R_пол2=R_вн+δ_д./ λ_д.+R_н=0.115+0.05/0.17+0.86=1.27 м²К/Вт

Тепловые потери пола

Q_пол..=(t_вн-t_н)/R_пол·F_пол=(22+26)/1.27·96,6=3,6 кВт

5) Потолок:

Термическое сопротивление потолка

R_пот=R_вн+δ_д./ λ_д.+R_н=0.115+0.05/0.17+0.086=1.124 м²К/Вт

Тепловые потери потолка

Q_пот..=(t_вн-t_н)/R_пот.·F_пот.=(22+26)/1.27·124,5=3,6 кВт

Тепловые потери 2-го этажа составляют:

Q=Q_ст+Q_ок+Q_дв+Q_пол+Q_пот=2,9+0,1+0,23+3,6+3,6=10,43 Вт

Проверим тепло потери посчитав их по укрупнённым показателям:

Q=q·V·(t_вн-t_н)·α/3600=(3.1·240·(22+26)·1.08)/3600=10,7 кВт

V-объем второго этажа равен 240 м³

q- удельная отопительная характеристика равна 3.1, кДж/(м³чК)

α-поправочный коэффициент равен 1.08 при t_н=-26⁰С.

Тепловые потери всего дома будут равны 24,3 кВт

3. Тепловой расчет системы отопления теплицы

3.1. Тепловой расчете системы отопления теплиц

В общем случае уравнение энергетического баланса может быть записано на основе расчетной схемы теплового баланса (рис. 1):

где - теплота солнечной радиации, Вт;

- конвективная теплота с поверхности грунта, Вт;

- лучистая теплота с поверхности грунта, Вт;

- лучистая теплота с поверхности грунта, Вт;

- теплота испарения с поверхности почвы, Вт;

- конвективная теплота на внутренней поверхности ограждения, Вт;

- лучистая теплота на внутренней поверхности ограждения, Вт;

- теплота конденсации на внутренней поверхности ограждения, Вт;

- конвективная теплота наружной поверхности ограждения, Вт;

- лучистая теплота наружной поверхности ограждения, Вт;

- конвективная теплота нагревательных приборов системы обогрева воздушного пространства, Вт;

- лучистая теплота нагревательных приборов системы обогрева воздушного пространства, Вт;

- теплота системы обогрева грунта, Вт;

- температура наружной поверхности ограждения, °С;

- температура внутренней поверхности ограждения, °С;

- температура поверхности грунта, °С;

- температура наружного воздуха, °С;

- температура внутреннего воздуха, °С;

- температура грунта, °С;

Тепловой баланс на поверхности почвы:

Тепловой баланс на поверхности ограждения:

_,

где - теплопоступления от электрооборудования, кВт.

Тепловой поток потерь в грунтовый массив

где - обобщенная температура, °С;

- температура наруж­ного воздуха, °С;

- площадь поверхности почвы в теплице, м²;

- сопротивление теплопередаче поч­вы, м²·град/Вт.

По СНиП 23-01-99 «Строительная климатология» таблица 1: температура воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 для города Смоленска составляет .

По данным СПК «Дружба» площадь поверхности почвы теплицы 400 м², температура почвы составляет 22°С.

Обобщенная температура рассчитывается по формуле:

где - приведенный коэффициент излучения;

- температура внутренней поверхности ограждения, °С.

Температура внутренней поверхности ограждения должна быть выше температуры точки росы для данного микроклимата, т.е. составлять не менее .

- степень черноты почвы и ограждения.

Из [Романкова] степень черноты почвы составляет:, стеклянного ограждения.

- поверхность ограждения теплицы, м², по данным СПК «Дружба»:F₁=860 м²

- температура поверхности почвы теплицы, °С, ;

Средневзвешенное сопротивление теплопередачи почвы рассчитывается по формуле:

где - площади поверхности почвы в теплице, примыкающие к ограждению и отстоящие от него соответственно на 2, 4 и 6 м.

Тогда:

Конвективный тепловой поток от поверхности поч­вы в теплице равен:

где - коэффициент теплоотдачи поверхности почвы,:;

- температура по­верхности почвы в теплице, °С;

- температура внутреннего воздуха в теплице, °С.

Средняя температура внутреннего воздуха в соответствии с технологическим регламентом выращивания культур составляет 24,87°С.

_{Лучистый тепловой поток от поверхности почвы в теплице равен:}

,

,

Теплота, затрачиваемая на испарение влаги из почвы равна:

где - удельная теплота испарения,:

,

где - температура жидкости в системе отопления, °С.

- коэффициент неполноты водности, η = 0,8;

- коэффициент массообмена, м/ч;

- концентрация водяного пара при полном насыщении и температу­ре τ_гр, кг/м³,;

- относительная влажность воздуха в теплице, % ();

- концентрация водяного пара насыщенного воз­духа в рабочей зоне при температуре t_в, кг/м³,;

- барометриче­ское давление, мм рт. ст. ().

Коэффициент массообмена равен:

где - коэффициент диффузии, м²/ч;

- ускорение силы тяже­сти, м²/с;

- геометрический размер, м:

- коэффи­циент кинематической вязкости воздуха, м²/с ();

и - объемная масса воздуха при температуреt_р и τ₀, кг/м³.

По [ТСН]:

Коэффициент диффузии можно рассчитать по формуле:

где - определяющая температура, °С.

Тогда:

Тепловой баланс на поверхности почвы:

Конвективный тепловой поток от внутренней поверх­ности ограждения равен:

где - площадь ограждений теплицы, м²();

- коэффициент теплоотдачи ограждения, , из [Кухлинг]:;

Лучистый тепловой поток от внутренней поверхно­сти ограждения равен:

где - коэффициент поглощения длинноволнового излучения, рав­ный 0,88 для теплиц.

Разность объемного содержания пара в воздухе рассчитываем по формуле:

где – упругость насыщенного водяного пара при темпера­туреt_в, мм рт. ст. ()

–упругость насыщенного водяного пара при темпера­туре τ_в, мм рт. ст. ().

Количество теплоты, выделенное при конденсации водяного пара на внутренней поверхности ограждения теплицы равно:

.

Конвективный тепловой поток от наружной поверх­ности ограждения равен:

где – расчетный коэффициент теплоотдачи конвекцией наруж­ной поверхности ограждения теплицы, Вт/(м²·град).

где – площадь наклонных ограждения, м²,;

–площадь вертикальных ограждения, м²,;

- коэффициент теплоотдачи конвекцией для наклонного участка ограждения, Вт/(м²·град):

_{где - скорость ветра,;}

_{L – наименьший размер, L = 20 м.}

- коэффициент теплоотдачи конвекцией для вертикаль­ного участка ограждения, Вт/(м²·град):

Лучистый тепловой поток от наружной поверхности ограждения теплицы равен:

где - эффективное излучение наружной поверхности ограж­дения в пространство, Вт;

- лучистый теплообмен наружной поверхности ограждения и прилегающей к ней строений и почвой, Вт.

где - функция, учитывающая взаимное расположение теп­лицы и окружающих строений, для отдельно стоящего сооружения равна единице;

- относительная влажность наружного возду­ха, %, ;

–упругость насыщенного водяного пара при тем­пературе t_н, мм рт. ст.,мм рт.ст.;

- облач­ность в долях единицы, n₀= 0,90;

- функция, учитывающая пространственную ориента­цию ограждения.

где - коэффициент, равный 0,5 для облачного неба;

- угол наклона кровли теплицы, .

,

где - коэффициент облученности системы ограждение – поч­ва – здание:

Тепловой поток потерь на инфильтрацию равен:

где - объемная масса наружного воздуха, кг/м³().

Теплопоступления от солнечной радиации:

где - коэффициент, учитывающий изменение поступления тепла через поверхность, освещенную солнцем,;

- коэффициент, учитывающий уменьшение поступления через остекленные поверхности, освещенные солнцем, при применении остекления, отличного от одинарного листового незатененного стекла, ;

- количество тепла, поступающего в помещение солнечной радиации через 1 м²обычного одинарного стекла толщиной 2,4-3,2 мм, через остекленные поверхности, освещенные солнцем, Вт/м²;

- коэффициент теплопередачи остекления, .

Теплопоступления от электрооборудования (освещения):

где - количество установленных ламп, шт.;

- мощность 1 установленной лампы, Вт.

Тепловой баланс на поверхности ограждения:

Полные тепловые потери составляют:

Годовой расход тепла на отопление

где -относительная отопительная нагрузка, средняя за отопительный период

-число часов работы системы отопления в сутки

- число суток отопительного периода

Для г. Смоленска ,, тогда