Теплопоступления от солнечной радиации

Исходные данные:

1. город Калуга

2. географическая широта 56ºсш

3. характеристика окон:

· ориентация – С;

· размер: 1,5х1,8 (h) м – 3 шт

· конструкция – однокамерный стеклопакет с твердым селективным покрытием, с межстекольным расстоянием 8 мм

· сопротивление теплопередачи: R_о^ок = 0,51

· площадь остекления: А_ост = 3·1,5·1,8 = 8,1 м²

4. средняя месячная температура наружного воздуха в июле =22,4 ^оС

5. среднесуточная амплитуда температуры наружного воздуха в июле –
А_ht = 10,7ºС;

6. Температура внутреннего воздуха в тёплый период t_int=28^оС

Тепловой поток солнечной радиации, поступающей через массивные ограждения общественных зданий (наружные стены и потолки) допускается не учитывать.

Тепловой поток солнечной радиации, Вт, поступающей через световые проемы определяется по формуле

Q_ост = Q _ос.i.· a _п+ Q _Δt (27)

где Q _ос.i. – тепловой поток солнечной радиации проникающей за счёт прозрачности стекла, Вт
a _п – показатель поглощения теплового потока солнечной радиации ограждающими конструкциями и оборудованием в помещении;
Q _Δt – тепловой поток теплопередачи через остекление, Вт.

1) Максимальный тепловой поток, Вт, прямой и рассеянной солнечной радиации через окна рассчитывается по формуле

, (28)

где q _П^MAX и q _Р^MAX – максимальная плотность теплового потока от прямой и рассеивающей солнечной радиации, Вт/м², выбирается по табл.1 [8]
k ₁ = k _ПГ· k _ПВ ,

где k _ПГ и k _ПВ – коэффициенты, учитывающие затененность окна горизонтальными и вертикальными солнцезащитными устройствами

, , (29)

где r, S – ширина горизонтальных и вертикальных устройств, м.
H, B – высота и ширина окна соответственно, м
h_S – высота солнца
A_S.OC – солнечный азимут остекления,
A_S.OC = A _S - A _OC
где A _S – азимут солнца
A _OC – просто азимут остекления, зависит ориентации остекления:

	ЮВ	В	СВ	С	Ю	ЮЗ	З	СЗ
A OC	45^о	90^о	135^о	180^о	0^о	45^о	90^о	135^о

k ₂ – коэффициент облученности рассеянной солнечной радиации, k ₂ = k _Г· k _В,
экранированной горизонтальными и вертикальными плоскостями,
k _Г , k _В подбираются по таблице в зависимости от солнцезащитных углов β и γ,
k ₃ – коэффициент теплопропускания солнцезащитных устройств (шторы, жалюзи), если нет k ₃ = 1;
k ₄ – коэффициент теплопропускания остекления с учётом затенения переплетами.

Если солнцезащитные устройства отсутствуют, то r = 0 и S = 0. Но поскольку плоскость остекления не совпадает с плоскостью стены, то откосы окна выполняют роль солнцезащитных плоскостей и их надо учитывать при ширине более 150 мм. Принимаем l ₁ = l ₂ = 0,2 м;

В:

Для географической широты 56° (Калуга) максимальная облучённость световых проёмов, ориентации В составляет (табл.1 [8]):

z_max = 7-8; q_п^max = 547; q_р^max = 122.

Время начала радиации (перед восходом солнца) z = 4 часа.

Высота и азимут солнца (табл.3 [8])

∆z = 10 часов h_S = 29^о A _S = 82^о

Солнечный азимут остекления A_S.OC = A _S - A _OC=82^о-90^о=-8^о

k ₁=0,92. (30)

Коэффициент облученности рассеянной солнечной радиации найдём по (табл.4 [8])

Солнцезащитные углы:

, . (31)

К_Г = 0,899; К_В = 0,878; К₂ = 0,789

Для жалюзи с металлическими пластинами под углом 90^о k ₃ = 0,7.

Для стеклопакета в металлическом или пластмассовом переплёте k ₄ = 0,68

Вычисляем максимальный тепловой поток солнечной радиации через остекление восточной ориентации:

В:

.

2) Определение показателя поглощения a _П.

a _П определяется в зависимости от отношения (табл.5 [8]).

Σ Y = Y _НС· A _НС+ Y _ОСТ· A _ОСТ + Y _ПТ· A _ПТ+ Y _ПЛ· A _ПЛ+ Y _ПЕР· A _ПЕР, (32)

где A _НС – площадь стены за вычетом окон, A _НС = 47,25 м²;
A _ОСТ – площадь остекления, A _ПТ = 8,10 м²;
A _ПТ – площадь потолка и пола, A _ПТ = A _ПЛ = 38,40 м²;
A _ПЕР – площадь всех перегородок, A _ПЕР = 289,94 м²;
Y _НС, Y _ОСТ, Y _ПТ, Y _ПЛ, Y _ПЕР, – показатели теплоусвоения ограждений.

Для определения коэффициентов теплоусвоения, предварительно вычисляют тепловую инерцию D каждого слоя ограждения по формуле

, (33)

где δ – толщина материала, м;
λ – теплопроводность материала, Вт/(м·K)
S – коэффициент теплоусвоение материала слоя – прил Д [6].

а) наружная стена (кирпичная кладка): .

если D>1, то Y _НС=S=9,77;

б) потолок (железобетонная плита перекрытия): .

если D>1, то Y _ПТ= S=17,98;

в) пол паркетный (дуб поперек волокна): δ = 0,025 мм, λ = 0,18, S = 5.

; если D>0,5, то Y _П = 2·S = 10,0;

г) для кирпичных капитальных перегородок расчет делается для ½ толщины:

;

д) остекление .

Показатель интенсивности конвективного теплообмена:

(34)

,

Величина теплового потока теплопередачей, Вт, определяется по формуле

, (35)

где t _н^ср – средняя температура наружного воздуха в июле, t _н^ср=27,6 ºС;
t _В – внутренняя температура в помещении, t_В=28ºС, так как t _В= t _В^Р+3º≤28ºС;
A _ht – максимальная суточная амплитуда наружного воздуха в июле, А _ТН=11,1ºС;
A _ОС – площадь остекления, A _ОС1=7,68 м²;
R _О – сопротивление теплопередачи остекления, R _О=0,51 м² · °C/Вт;
θ₁ – коэффициент выражающий гармоническое изменение температуры наружного воздуха, табл.6 [8] от времени сиесты (15 часов).

Из табл.5 [8] находим а_П по величине и ∆z.

, Вт; (36)

, Вт;

, Вт. (37)

Результаты расчета сводим в таблицу 6.

Таблица 6 – Тепловой поток солнечной радиации через световые проёмы

Параметр	Время от начала радиации
Ориентация В; Qmax=2209,6; z=4 ч; Δz=10- ч.
аП	0,16	0,19	0,23	0,26	0,29	0,30	0,29	0,26	0,23	0,22	0,21	0,21	0,20	0,20	0,19	0,18	0,18	0,18	0,17	0,17	0,16	0,16	0,16	0,15
	-0,87	-0,97	-1,00	-0,97	-0,87	-0,71	-0,50	-0,26	0,00	0,26	0,50	0,71	0,87	0,97	1,00	0,97	0,87	0,71	0,50	0,26	0,00	-0,26	-0,50	-0,71
	-79	-87	-90	-87	-79	-65	-48	-28	-6												-6	-28	-48	-65
Максимум

Дата добавления: 2015-08-21