Энергия

Мосферу п в течение этого процесса охлаждается. Из трех основ­ных способов теплообмена радиация труднее всего поддается количественному определению для зданий

Перечень терминов по теплопередаче

Теплопроводность—перенос тепла через любой материал осуществляется со скоростью, определяемой физическими характеристиками материала Медь является прекрасным проводником тепла, изоляционные материалы — плохие проводники

Конвекция — имеет место между двумя поверхностями, одна из которых более нагрета, чем другая, разделенными прослойкой воздуха, в которой воз­никают потоки воздуха (нашваемые конвективными потоками), эти потоки переносят тепло от горячен поверхности к холодной Такая система переноса тепла работает подобно непрерывной цепочке ковшей, черпающих «тепло» Радиация проявляется, когда предмет, более нагретый, чем окружающие его предметы, излучает тепловые волны (аналогичные волнам светового спектра, по невидимые), излучая таким образом тепловую энергию

Количество теплоты — в системе СИ за единицу количества теплоты при­нят 1 джоуль (Дж)

Коэффициент теплопередачи, или К—мера способности материала про­пускать тепловой поток Она выражает количество теплоты, которое пройдет в час через материал площадью 1 м2 и толщиной 1 м при разности температур в 1 КД измеряется в Дж/(ч м град) [или Вт/(м2 град)] Величина С сходна с К, но ею измеряется тепловой поток через материал на единицу толщины Если вам известен К материала, то, чтобы найти С, разделите К на его тол­щину Например, слой изоляции 3 см с К= 0,03 имееі С = 0,10 Чем ниже К или С, тем лучше изоляционные свойства

U, или общий коэффициент теплопроводности — мера способности какого то элемента здания (например, стены) пропускать поток тепла U является комбинированной тепловой величиной в отношении всех материалов, приме­няемых в данном строительном элементе с учетом воздушных промежутков и воздушных пленок Чем меньше U, тем выше изоляционные свойства

Термическое сопротивление R — мера способности материала противо стоять тепловому потоку R является просто математической обратной вели­чиной либо С, либо U Таким образом, мы может записать или R=IC, или R=l/U в зависимости от того, говорим ли мы о тепловом сопротивлении только слоя изоляции или о полном профиле строительного элемента Изоля ционные материалы в основном характеризуются их величинами R Так, обозначение R—11 говорит об изоляции, имеющей 11 единиц сопротивления Понятно, что чем выше величина R, тем лучше изоляционная способность R является достаточно универсальным показателем для всех типов изоляции и всех видов строительных конструкций Любая изоляция, которая имеет обозначение R—11, обладает одной и гоп же изоляционной способностью не­зависимо 01 материала или толщины

Теплопроводность. Из факторов, влияющих на степень пере­дачи тепла за счет теплопроводности, наиболее важным при оценке сезонной потери тепла является термическое сопротивле­ние строительных материалов. Все материалы обладают опре­деленным конечным сопротивлением тепловому потоку; материа­лы, имеющие особо высокую величину, называются изоляцион­ными Противоположным по смыслу термическому сопротивле­нию является коэффициент теплопередачи, показывающий, какое количество гепла будет перенесено через здание во внеш­нюю среду зимой и получено от внешней среды летом. Коэффи­циент теплопередачи К является мерой способности данного материала пропускать тепло; он выражается в количестве тепло­ты в Дж, которое пройдет в час через материал площадью 1 м2 и толщиной 1 м, когда между двумя поверхностями материала поддерживается разность температур в 1 град; К измеряется в Дж/(ч-м2-град) или Вт/(м2-град). Коэффициент С является ко­эффициентом, аналогичным К, но он выражает мощность тепло­вого потока в Дж/ч (или Вт) через материал на единицу тол­щины. Деление К на толщину материала в метрах дает величи­ну С для данного материала (рис. 6.1); чем ниже К или С, тем выше изоляционные свойства.

Общий коэффициент теплопроводности U является мерой способности какой-то конструкции здания (например, стены) пропускать поток тепла. Это — комбинированная тепловая ве­личина, включающая свойства всех материалов строительной конструкция с учетом воздушных промежутков и воздушных пленок Чем ниже величина U, тем выше изоляционные свойст­ва конструкции. Величина U выражается в Вт/(м2-град). Чтобы найти общие потери тепла, величина U умножается на количест-

Во Часов, на общую площадь поверхности и на разность темпе­ратур внутренней и наружной поверхностей. Чтобы определить теплопотери через стену площадью 5 м2 с величиной U, равной 0,67 за 8 ч при внутренней температуре 18,5° С, а наружной —5° С, нужно перемножить (0,67) (8) (5) (18—5) = 1254 кДж теплопотерь.

Величину U любой части здания (степа, крыша, окно и т. п.) можно вычислить, зная величины теплопроводностей различных составных частей этой конструкции. В этот расчет входит и тер­мическое сопротивление. Сопротивление каждого элемента стро­ительной конструкции представляет собой обратную величину его коэффициента теплопередачи: R=l/C или R — (1/К) (толщи­на). Чем больше величина R материала, тем больше его изоляци­онная способность. Величина Rt является суммой сопротивлений отдельных элементов. Поэтому

Таким образом, расчет предусматривает сложение всех величин R конструкции здания, считая в числе этих элементов и вну­треннюю неподвижную пленку воздуха, любые воздушные промежутки более 20 мм всех строительных материалов и пленку наружного воздуха. Величины этих сопротивлений да­ны в приложении «Изоляционные свойства материалов». На рис. 6.2 приводится расчет величин U для двух типичных случа­ев элементов стены. Заметьте, что неизолированная стена про­пускает более чем в три раза больше тепла, чем изолированная.

После того как определены величины U всех конструкций здания (окон, стен, крыши и перекрытий), можно начать расчет общих потерь тепла. Один подход к решению этой задачи заклю­чается в определении общих потерь тепла зданием при наружных температурах, близких к минимальным; эти экстремальные тем­пературы называются «расчетными температурами». Перечень рекомендуемых расчетных температур для многих городов США дается в приложении «Градусо-дни и расчетные температуры». Подход с «условием 2,5%» применяется для определения коли­чества кДж в 1 ч, которое должна обеспечить отопительная си­стема, чтобы поддерживать в здании нормальную температуру (22° С) при всех условиях, за исключением экстремальных. Расчетная температура вычитается из нормальной внутренней температуры, чтобы найти разность температур. Затем определя­ется общая площадь поверхности элемента здания в квадратных метрах. Полученная величина умножается на разность темпера­тур и величину U, чтобы получить общие потери тепла через каж­дый элемент здания за час. Итоговые данные по каждому эле­менту складываются, чтобы получить общие потери тепла в 1 ч:

потери тепла в 1 ч через элемент здания — (площадь элемен-
та) X (разность температур)X(величина U элемента).

Для определения общих потерь тепла за отопительный сезон нужно умножить общее число градусо-дней на 24 ч в сутках, в результате получим общее число градусо-часов (понятие граду­со-дней объясняется в части И). В приложении В приводятся ти­пичные отопительные градусо-дни для многих городов страны. После того как определены градусо-часы, расчет продолжается по принципу наихудшего варианта: площадь каждого элемента здания умножается па число градусо-часов и на величину U для каждого элемента. Итоговые результаты по каждому элементу складываются, давая в результате общегодовую потерю тепла зданием:

годовая потеря тепла через элемент= (площадь элемента)X X (24 ч/сут) X (град-дни) X (величина U элемента).

Полная стоимость отопления здания без поступления «бес­платного» тепла от солнечной радиации, находящихся в здании

Эффективность работы некоторых топливных отопителей, %

Антрацит с ручной подачей в топку... . 60—75

Битуминозный уголь с ручной подачей в топку. . . . 40—65

Битуминозный уголь с механической подачей в топку. 50—70

Нефть или газ.................................................... . . ... Около

100

Примечание. Если работа топки плохо отрегулирована то вы­шеприведенные цифры могут быть меньше на 5—10 Потери при производ­стве и передаче электроэнергии составляют 2 кДж па каждый 1 кДж, до - шедшип до потребителя

людей или других источников, таких, как освещение и оборудо­вание, представляет собой стоимость обеспечения всего количе­ства в кДж, потерянных зданием в течение отопительного сезона. Обычно стоимость тепла выражается в долларах на 1 млн. кДж (106). Реальные затраты на теплоснабжение учитывают цену топлива, эффективность снабжения и количество кДж, обеспечи­ваемых за счет сжигания традиционного топлива. С помощью рис. 6.3 можно определить стоимость тепла в расчете на 1 млн. кДж при разных цепах на электроэнергию, нефть и газ, а также при разных коэффициентах подачи тепла.

Процесс определения общих сезонных потерь тепла представ­лен на «Диаграмме стоимости потерь тепла вследствие тепло­проводности» (рис. 6.4). Ниже приводится пример пользования этой диаграммой.

1. Для элемента здания с величиной U, равной 3,25, начнем с точки 1 на диаграмме.

2. Следуем по наклонной линии до горизонтали, представля­ющей общее количество отопительных градусо-дней для данного местоположения, в этом случае 7000 град-дней.

1 — найдите линию, соответствующую величине U [т е. V — 3,3 Вт/(м2 • град)], 2 — дви­гайтесь по этой линии до градусо дней за сезон (например, 3888), 3 — двигайтесь верти­кально вверх, чтобы найти количество энергии, поступающее через поверхность (напри­мер, 1 078 000 кДж/м2 за сезон), 4 — остановитесь на площади поверхности в м2 (напри­мер, 9,3 м[11] [12] [13]); 5 — двигайтесь вправо, чтобы найти количество энергии, поступающее через всю поверхность (например, 10,128Х106 кДж за сезон), 6 — остановитесь на стоимости энергии за миллион кДж (например, 9 долл/1,055Х 106 кДж), 7 —двигайтесь вертикально вниз, чтобы найти полную стоимость энергии (например, 86 долл за сезон), 8 — остано­витесь па множителе (например, будущая увеличенная стоимость топлива 10 к); 9 — двигайтесь влево, чтобы найти итоговую стоимость энергии (862 долл за сезон)

потерю тепла через всю поверхность за сезон, которая равна 10 128 000 кДж.

6. Продолжаем двигаться по горизонтали до наклонной ли­нии, представляющей стоимость тепловой энергии за 1 млн. кДж, в данном случае 9 долл/106 кДж.

7. Двигаясь вертикально вниз от этой точки, находим общую стоимость тепла, прошедшего через элемент за сезон — 86 долл.

В последней графе справа (внизу) эта стоимость преобразу­ется в «конечную стоимость энергии» при помощи наклонных линий, называемых «множителями». Этот множитель может учи­тывать одно или несколько соображений.

1. Ориентировочная будущая стоимость энергии: расчетные

решения на основе существующих цен имеют немного смысла, так как цепы быстро растут.

2. Реальная экологическая стоимость использования ископае­мого топлива: сюда входит загрязнение и истощение природных ресурсов как непосредственно при сжигании топлива, так и кос­венно при снабжении потребителя от источника.

3. Первоначальные капиталовложения: применение правиль­ного множителя даст сумму возросших капиталовложений в ре­зультате годовой экономии топлива.

В этом примере будущие расходы на производство тепла мо­гут увеличиться в десять раз. Следуя вниз от последней точки, пересечем наклонную линию, представляющую множитель 10. От этой точки пересечения двигаемся влево по горизонтали и получаем скорректированную сезонную стоимость тепла, прошед­шего через строительный элемент, — 862 долл. Заметьте, что численные значения диаграммы могут быть изменены в десять раз. Например, чтобы определить теплопередачу через хорошую наружную стену (£7 = 28), возьмем £7 = 2,8 на диаграмме и раз­делим окончательный ответ на 10. Кроме того, каждым графи­ком можно пользоваться независимо от других. К примеру, при известном количестве энергии и ее цены верхний правый график дает полную стоимость этой энергии.

С некоторой дополнительной информацией эта диаграмма может оказать еще большую пользу. Рисунок 6.5 показывает, как меняется уровень теплопередачи через данный элемент зда­ния при наличии или отсутствии изоляции. Например, если к стене, имеющей величину £7=1,29, добавить стекловолокнистую изоляцию (R = 2), то как изменится величина £7? (Этот пример приведен на рис. 6.2.) В результате применения изоляции изоля­ционную способность воздушного слоя, равную 0,18, можно не учитывать, поэтому чистое увеличение сопротивления составля­ет R= 1,8. Теперь, чтобы воспользоваться диаграммой, мы начи­наем с 1,29 на вертикальной шкале слева. Двигаясь по горизон­тали, пересекаем кривую, обозначенную Д=1,8. Двигаясь вниз от этой точки, находим новую величину £7, равную 0,39, которая согласуется с расчетом. Имея эту информацию, возвращаемся к «Диаграмме стоимости энергии в зависимости от теплового ка­чества здания по теплопроводности», чтобы найти экономию в результате применения дополнительной изоляции. Разность ме­жду исходной и конечной величинами £7 составляет 1,29—0,39 = = 0,9. Затем эту разность можно использовать в диаграмме

стоимости таким же способом, как и в первом примере. Начав при U = 0,9, примем 2222 град-дней, 10 м2 и 9 долл, за 1 млн. кДж; экономия расходов на отопление за год составит около 17 долл. Поскольку это больше, чем стоимость изоляции, то вы­годнее вложить средства в изоляцию.

Аналогичные рассмотрения можно выполнить для любой си­туации. Однако следует помнить, что этот анализ проведен толь­ко для случая тепловых потерь вследствие теплопроводности. Радиационные и конвективные потери тепла также весьма зна­чительны п должны учитываться. Полный экономический ана­лиз, который выходит за рамки настоящего обсуждения, вклю­чает в себя, помимо стоимости изоляции и экономии топлива, долгосрочные стоимостные соображения, прогнозы будущего снабжения топливом, а также моральные и социальные решения в отношении использования певозобповляемых ресурсов.

Примечание, Из рис. 6.5 можно видеть, что для сущест­венного уменьшения небольшой величины U требуется намного большее тепловое сопротивление R, чем для уменьшения боль­шой величины U. Например, добавление 50 мм полиуретановой изоляции (R = 2,2) к 200 мм сплошного бетона снижает U с 3,7 до 0,4. Добавление дополнительных 50 мм той же изоляции уменьшает U с 0,4 до 0,2. Это можно проиллюстрировать в об­щем виде.

Тепловое сопротивление R для исходной величины U, и, равно:

Ri

Если мы увеличим тепловое сопротивление (например, доба­вив изоляции) Rm до Ri, то получим новое сопротивление R,

Rf = R,+Rin= -------- Ь Rm ~ ~ И

иг и f

£/у---- ?---------- 1------ :

1 Я/ 1

U,

и,

1 + U, Rin

Конвекция. Конвективные потери тепла не так легко опреде­лить количественно, как потери вследствие теплопроводности. В здании существуют три зоны, где конвекционные потери наи­более значительны.

Первый тип тепловых потерь конвекцией имеет место внутри стен и между слоями стекла в ограждающих конструкциях зда­ния. Там, где имеется воздушный промежуток и где отмечается разность температур между противоположными поверхностями промежутка, будет наблюдаться естественная конвекция возду­ха, способствующая переносу тепла через промежуток. Посколь­ку этот процесс проходит не очень эффективно, считается, что воздушные промежутки обладают изоляционными свойствами, хотя они не столь высоки по сравнению с настоящими изоляци­онными материалами. Ширина воздушного промежутка должна быть более 20 мм, чтобы обеспечить хорошие изоляционные свойства, однако ознакомление с теплоизоляционными дан­ными воздушных промежутков показывает (см. приложение «Изоляционные свойства строительных материалов»), что увели­чение ширины воздушных промежутков не обеспечивает сущест­венного улучшения их изоляционных свойств. Более свободная циркуляция воздуха в более широком промежутке сводит па нет потенциально высокие изоляционные свойства более толстого не­подвижного воздушного слоя (рис. 6.6). В тех же таблицах по­казано, что отражательные качества поверхностей воздушного промежутка оказывают влияние на конечные изоляционные свойства промежутка. Этот радиационный эффект будет рас­смотрен более подробно ниже.

Движение воздуха в промежутках весьма значительно. Дей­ствительная изоляционная способность неподвижного воздуха велика; в большинстве распространенных видов изоляции воздух просто удерживается в малых пустотах, не имея возможности циркулировать. Распространение получила изоляция из слоев стекловолокна, но в смысле изоляционных свойств она не намно-

Рис 6.7. Различия в условиях комфортности при наличии изоли­рованной и неизолированной стен

а — неизолированная стена (или окно): эффект быстрого охлаждения,

сильные сквозняки, холодная пверхность стены, / — теплый воздух; 2 — холодная поверхность, 3 — прохладный воздух, 6 — хорошо изолированная стена: эффект медленного охлаждения, незначительные сквозняки, теплая поверхность стены, 4 — теплая поверхность

◄

Рис. G 6. Конвективные потери в воздушном промежутке

/ — наружная поверхность, 2 — внутренняя поверхность; 3 — теплый воздух поднимается, охлаждается и опускается; 4 — холодная внешняя среда, 5 —

теплое внутреннее помещение го лучше животного волоса, хлопка, перьев и даже воздушной кукурузы. Хотя все эти материалы обладают определенными ха­рактеристиками, которые делают их непригодными для строи­тельного применения, все они создают крошечные воздушные мешки, снижающие тепловые потоки.

Второй тип потерь тепла конвекцией тесно связан с потерями вследствие теплопроводности ограждающих конструкций. Это — движение воздуха внутри жилых помещений. Поскольку вну­тренние поверхности периметральных стен обычно холоднее дру­гих внутренних поверхностей, тепло комнатного воздуха пере­дается к этим поверхностям, в результате воздух в помещении охлаждается. Охлажденный воздух опускается вниз, пересекая помещение, в то время как более теплый воздух в верхней части комнаты движется, занимая его место. Таким образом, ускоряет­ся эффект охлаждения всей комнаты вследствие теплоотдачи от наружной стены. Хорошо изолированная наружная стена будет не намного холоднее других внутренних стен, однако движение воздуха и охлаждающий эффект оконных поверхностей будут значительными (рис. 6.7). Для устранения холодных сквозняков от застекленных поверхностей под окнами обычно устанавлива­ются отопительные приборы или воздушные регистры. Такая практика значительно улучшает комфортность жилого помеще­ния, но не снижает потери тепла наружу; на самом деле, она ускоряет потери тепла через окно, поскольку увеличивается эф­фективная разность температур между теплым внутренним воз­духом и холодным наружным воздухом.

Изоляционные свойства воздушных пленок с обеих сторон строительного элемента, хотя и не очень высоки, не требуют до­полнительных средств и вносят свой вклад в общую величину U. Неподвижный воздух обеспечивает максимальную величину термического сопротивления, и поэтому местоположение поверх­ности имеет значение. Из таблиц в приложении «Изоляционные свойства материалов» следует, что воздушная пленка на горизон­тальной поверхности обладает лучшими изоляционными свойст­вами, чем на вертикальной поверхности. Это объясняется тем, что конвективный воздушный поток, уменьшающий эффективную толщину пленки неподвижного воздуха, более значителен на вертикальной стене, чем на горизонтальной. Аналогично, воз­душная пленка на наружной поверхности существенно уменьша­ется под действием ветра, обдувающего поверхность. Таким об­разом, прошедшее во вне через стену тепло быстро передается движущемуся воздуху и уносится прочь. В таблицах показано влияние ветра на величину тепловых потерь. Изменение величи­ны U в зависимости от скорости ветра отражено также на рис. 6.8. Тепловые потери можно уменьшить при помощи противовет­ровых экранов и зеленых насаждений, препятствующих сопри­косновению быстро движущегося воздуха с ограждающими кон­струкциями здания; на рис. 6.9 показано влияние различных пре­пятствий на воздушный поток.

Приток воздуха имеет место через проемы в зданиях (напри­мер, окна) и через щели (воздушные зазоры) вокруг дверей и окон. Это основная причина тепловых потерь конвекцией, ко­торые не учитываются при расчете потерь вследствие теплопро­водности. Эти потери нелегко с достаточной точностью опреде­лить количественно, потому что они в большой степени зависят от степени герметичности конструкции и применения нащельного уплотнения окон, дверей и других проемов в ограждающих кон­струкциях здания. В расчетах обычно предполагается, что все здание должно быть достаточно герметичным, при этом учиты­вается только приток воздуха через окна и двери. При строитель­стве необходимо следить, чтобы это допущение было как можно ближе к действительности. Небольшие отверстия вокруг наруж­ных электрических и водопроводных вводов могут быть причиной значительного присоса воздуха в отапливаемые помещения, и этот холодный воздух должен нагреваться. Присос воздуха через оконные дверные щели достаточно изучен и потому до некоторой степени предсказуем.

Для того чтобы определить степень инфильтрации, необходи­мо прежде всего измерить длину щелей между оконной и дверной рамой и соответствующей коробкой (откосом проема) обычно по периметру отверстия. Если уплотнение между оконной коробкой и стеной не является герметичным, то в расчет нужно принять длину и этой щели. При помощи табл. 21 можно приблизительно определить объем утечки воздуха в час по каждому типу трещи­
ны или щели. Затем определяется разность температур между внутренним помещением и внешней средой.

Пользуясь плотностью и удельной теплоемкостью проникаю­щего в помещение воздуха, можно определить количество тепла, необходимое для его нагрева до комнатной температуры, по сле­дующей формуле:

^присос “ О?) (с) (Ф (L) (/, -10),

где q — объем поступающею воздуха в час на 1 м щели, м3/(ч-м), см табл 21, с — удельная теплоемкость воздуха, 1 кДж/(кг град), d — плотность воздуха, 1,2 кг/м3, L — длина щели, м, (б—к) — разность температур между внутренним п наружным воздухом, град

Эта формула должна применять­ся к полной длине трещины (щели) по каждому типу утечки через щель Общая длина щели зависит от ус­ловий в помещении: для помещений с одной утечкой используйте всю длину измеренной щели; для поме­щений с двумя утечками восполь - з)йтесь длиной щели в наружной стене, имеющей большее их количе-

Из «Руководства по отоплению и кондиционированию воздуха, 1957 г»

1 Величины, приведенные в этой таблице, за исключением величин для раздвижных кон и окон из полых металлических профилей, на 20% ниже экспериментальных вели чин, чтобы учесть увеличение давления в помещениях, которые основаны па данных испытаний, сообщаемых в статьях в списке литературы к каждому разделу

2 Величины, приведенные для утечки через раму, даны на 1 м периметра переплета для раздвижных деревянных окон Определенная утечка через раму в каменных стенах возникает в самой кирпичной стене и не устраняется путем конопатки По дополнитель ной причине, что конопатка выполняется не очень качественно и разрушается с течени­ем времени, считается целесообразным выбирать величины утечки через раму в камен ной кладке как средние значения, определяемые испытаниями окон с законопаченными и незаконопаченными щелями

3 Пригонка среднего деревянного раздвижного окна определялась с щелью 1,5 мм и зазором 1,2 мм путем измерений примерно 600 окон в условиях отопительного сезона

4 Приведенные величины являются общими для оконного проема на 1 м периметра пе реплета и включают утечку через раму и так называемые другие утечки Величины утечки через раму даны для деревянных каркасных зданий, но могут также относиться к каменным зданиям при допущении 50% ной эффективности конопатки рамы

5 Щель 2,5 мм и такой же зазор свидетельствуют о плохо пригнанном окне, намного хуже среднего

6 Окна испытывались па месте строительства

7 Откидные окна обычно применяются в промышленных зданиях Форточки поворачи ваются вокруг горизонтальной оси, проходящей по центру или несколько выше

8 Архитектурные выступающие окна сделаны из тех же профилей, что и промышлен­ные откидные окна за исключением того, что наружный элемент переплета тяжелее и имеет лучшую отделку и атмосферостойкость Применяются в полумонументальных зда­ниях, например в школах Форточки открываются внутрь и наружу и уравновешены на боковых рычагах

Щель 0,8 мм получается при высоком качестве изготовления и монтажа, щель 1,2 мм получается при среднем качестве работ

9 Той же конструкции и из тех же профилен что и так называемое створное окно из тяо/селых профилей, но меньшей массы Щель 0 5 мм получается при высоком качестве изготовления н монтажа щель 0 8 мм считается типичной для среднего качества работ.

10 Выполнены из тяжелых профилей Форточки открываются внутрь или наружу, степень открытия может регулироваться Щель 0 4 мм получается при высоком качестве изготов ленпя и монтажа, щель 0 8 мм считается типичной для среднего качества работ

11 При достаточной тщательности монтажа утечка в местах контакта между рамами и стальными коробками и у средников является незначительной При щели 1,2 мм, харак­теризующей плохое качество монтажа, утечка в местах контакта со стальной коробкой составляет около одной трети, а у средников — около одной шестой величины, приведен­ной в таблице для откидных окон в промышленных зданиях ство; для помещении с тремя или четырьмя утечками восполь - зуйтссь длиной щели в степе, имеющей наибольшее их количест­во. Ни в коем случае не берите менее половины общей длины щели. Термин «разность температур» может использоваться в том же смысле, что и при расчете потерь вследствие теплопроводно­сти, учитывая наихудшее (расчетное) условие для потерь тепла или полную сезонную потерю тепла. Для наихудших условий при-

Рис 6 10 Диаграмма дополнительной стоимости энергии вследствие инфиль трации воздуха

І Пандите линию соответствующую известной q например 4 66 м/(м ч) 2 Следунте по этой линии до числа градусо днеп за сезон (например 4000) 3 Двигайтесь вверх по вер

тикали чтобы паити инфильтрацию воздуха через щели 4 Остановитесь у щели извест noil длины (например 9 м) 5 Двигаптесь вправо чтобы паити количество энергии про шедшей через всю длину трещины (46 10J кДж) 6 Остановитесь у стоимости энергии 6 долл/106 кДж 7 Двигайтесь вниз по вертикали чтобы найти общую сюимость энергии (например 26 75 долл/сезои) 8 Остановитесь у множителя (например будущая возрос шая стоимость топлива 10х) 9 Двигаптесь влево чтобы тптн реальную стоимость

энергии (например 270 долл/ссзоп) меняется наружная расчетная температура и средняя скорость ветра Полные сезонные потери тепла вследствие инфильтрации вычисляются путем замены разности температур общим количе­ством градусо-часов Отопительные градусо-дни умножаются на 24, чтобы получить общее количество градусо-часов

#сезоп = (q) (с) (d) (L) 24 град-час

Учет розы ветров дает возможность определить процент вре мени, в течение которого ветер дует в направлениях, принятых в расчетах

Диаграмма зависимости стоимости энергии от уровня тепло­вых потерь вследствие присоса воздуха рис 6 10) аналогична диаграмме рис 6 4 Начнем с точки (1) для скорости инфильтра-

Цйи воздуха 4,18 м3/(ч-м); далее: (2) следуем по наклонной ли­нии до горизонтали, представляющей общее число градусо-дней для данного местоположения; в этом случае 4000 град-дней; (3) движемся по вертикали от этой точки, чтобы найти, что 154 000 кДж расходуется за сезон на каждый фут (0,305 м) длины щели; (4) продолжаем движение по вертикали до наклонной линии известной длины щели, например 9,14 м; (5) движемся по горизонтали от этой точки, чтобы получить общие сезонные поте­ри тепла через оконную щель, 4 642 000 кДж; (5) продолжаем двигаться по горизонтали до наклонной линии, представляющей стоимость тепловой энергии на 1 млн. кДж (Ю6) в данном слу­чае 6 долл/106 кДж (воспользуйтесь рис. 6.3 для получения этой цифры); (7) двигаемся по вертикали вниз от этой точки, чтобы получить полную стоимость тепла, потерянного через щель за сезон, — 26,75 долл.

Как и в диаграмме стоимости энергии в зависимости от тепло­вого качества здания по теплопроводности (см. рис. 6.4), на нижнем правом графике показана «итоговая стоимость энергии» при различных «множителях». В этом примере использован мно­житель 10. Продолжая движение вниз от последней точки, пере­сечем наклонную линию, представляющую множитель 10. От точки пересечения двигаемся по горизонтали влево, чтобы полу­чить скорректированную стоимость отопления за сезон, ■— 270 долл.

Эту диаграмму можно использовать для быстрого расчета экономии в результате изменения инфильтрации воздуха. Напри­мер, если снабдить деревянную раздвижную оконную раму на - щельными рейками, то скорость инфильтрации воздуха умень­шится с 3,6 до 2,2 м3/(ч• м).

Двигаясь по диаграмме от исходной точки 1,4 м3/(ч-м), по­кажем, что можно получить экономию в результате уплотнения оконных щелей. Если число градусо-дней составляет 2800, длина щели 4,57 и расход 6 долл/106 кДж, мы получим экономию около 4 долл, за сезон без учета требований, предусмотренных множи­телями. Поскольку сделать нащельные рейки недорого, в этом случае они быстро себя окупят.

Радиация. По сравнению с тепловыми потерями вследствие теплопроводности и конвекцией сезонные радиационные потери практически невозможно определить, однако, к счастью, они со­ставляют сравнительно небольшую часть общих тепло-потерь. В приложении «Степень черноты и поглощательная способность материалов» кратко излагаются основные аспекты радиационных потерь. Особое внимание заслуживает применительно к солнеч­ному охлаждению концепция ночного радиационного охлажде­ния. В нормальных условиях до 95 Вт/м2 могут излучаться в про­хладную прозрачную атмосферу, если температура точки росы низка. В табл. 22 приводятся радиационные эффекты для гори­зонтальных зачерненных поверхностей в результате изменения

температуры наружного воздуха вблизи земли и удельной влаж­ности.

Дом Гарольда Хэя в Атаскадеро, шт. Калифорния, является наиболее показательным солнечным объектом, где используется это явление. Янагимачи, Блисс и Томасон также применяли си­стемы ночной радиации в своих солнечных объектах.