Приложение А (обязательное). Определение расхода теплоты через грунт

Приложение А
(обязательное)

Определение расхода теплоты через грунт

А.1 Методы расчета

Три метода расчета расхода теплоты Ф представлены ниже. Метод следует выбирать исходя из цели и точности расчета, для которых выполняются вычисления, чтобы оценить расход теплоты:

а) расчет расхода теплоты через грунт отдельно для каждого месяца (см. А.2);

б) расчет среднего расхода теплоты через грунт в течение отопительного сезона (см. А.4);

в) расчет годового среднего расхода теплоты через грунт (см. А.5).

А.2 Месячный расход теплоты с использованием синусоидальных колебаний температуры

Чтобы учесть влияние большой тепловой инерции грунта, теплопередача представлена стационарной или усредненной составляющей и годовой периодической. Установившаяся часть относится к разности между средней годовой внутренней температурой и средней годовой наружной температурой. Периодическая часть относится к амплитуде колебания значений внутренней и наружной температур относительно их соответственных средних значений.

Предполагается, что внутренние и наружные температуры изменяются синусоидально вблизи их годовых средних значений по следующим формулам:

,

(А.1)

,

(А.2)

где - средняя внутренняя температура за месяц m, °С;

- годовая средняя внутренняя температура, °С;

- амплитуда колебаний в месячной средней внутренней температуре, °С (определение согласно 6.1);

- средняя наружная температура за месяц m, °С;

- годовая средняя наружная температура, °С;

- амплитуда колебаний в месячной средней наружной температуре, °С (определение согласно 6.2);

m - номер месяца (от m = 1 для января до m = 12 для декабря);

- номер месяца, в котором была минимальная наружная температура (в случае необходимости может быть выражена десятичным числом).

Значение следует определять из рассмотрения средней наружной температуры за каждый месяц; величины колебаний с малыми значениями включать в расчет не следует. Величина может выводиться на основе климатологической информации для определенной страны или рассматриваемого места. Она выражается в целых месяцах или долях месяца в зависимости от рассматриваемого периода времени. В отсутствие специальной информации следует использовать  = 1 в северном полушарии и  = 7 в южном полушарии.

Примечание -  = 1 допускает, что минимальная температура наблюдается в середине января, а максимальная температура в середине июля;  = 7 допускает обратное утверждение. Это является хорошей аппроксимацией для многих видов климата.

Для расчета требуются только годовая средняя температура и годовая амплитуда. Эти величины могут быть получены из месячных значений.

Рисунок А.1 иллюстрирует определение и . То же самое применимо к внутренним температурам.

При указанных выше условиях средний расход теплоты в месяц m задается выражением:

,

(А.3)

где - коэффициент стационарной теплопередачи через грунт, Вт/К;

- коэффициент внутренней периодической теплопередачи, Вт/К;

- коэффициент внешней периодической теплопередачи, Вт/К;

- опережение во времени цикла теплового потока в сравнении с внутренней температурой, по месяцам;

- отставание во времени цикла теплового потока в сравнении с наружной температурой, по месяцам.

X - номер месяца, m (от m = 1 для января до m = 12 для декабря); Y - температура, ; - годовая средняя наружная температура; - амплитуда колебаний в месячной средней наружной температуре; - месячная средняя наружная температура за месяц m

Рисунок А.1 - Иллюстрация изменения наружной температуры за год (в северном полушарии)

H_pi и Н_ре включают влияние линейных теплопроводных включений на краю перекрытия. Если H_pi и Н_ре вычисляются без учета теплопроводных включений на краях, то член Р должен быть добавлен в каждую из обозначенных величин (см. раздел 4).

Примечание - Нестационарный цикл теплообмена опережает изменение внутренней температуры и задерживает изменение наружной температуры. В настоящем стандарте и являются положительными числами; опережение/запаздывание учитывается в способе записи уравнения (А.3).

Приложение F дает ориентировочные методы расчета коэффициентов H_pi и Н_рe и разностей фаз и . Формулы в приложении Е для Н_ре применяются в случаях, несвязанных с теплопередачей на краях перекрытия. Подробнее величина Н_ре рассмотрена в ИСО 14683.

Уравнение (А.3) предполагает, что годовое изменение внутренней температуры осуществляется таким образом, что величина меньше зимой, чем летом. Если применяется обратное, то следует применять как отрицательную величину.

Для расчетов на основании допущения постоянной внутренней температуры,  = 0, отсутствует необходимость принимать во внимание H_pi.

А.3 Месячный расход теплоты с использованием средних температур

В случае, когда месячные внутренние и наружные температуры неизвестны, расход теплоты за месяц вычисляется по формуле:

,

(А.4)

где допускается, что разности фаз и (см. пункт А.2) являются нулями.

А.4 Средний расход теплоты за холодный или теплый периоды

Для расчетов сезонной теплопередачи допускается не брать в расчет влияние разности фаз между тепловым потоком и колебаниями температуры. Тогда средняя интенсивность теплопередачи через грунт за холодный период устанавливается из средних косинусных значений в уравнении А.3 за отопительный сезон:

,

(А.5)

где значение , которое зависит от продолжительности отопительного сезона, задается выражением (А.6):

,

(А.6)

где n - число месяцев в отопительном сезоне.

Уравнение (А.5) предполагает, что годовое изменение внутренней температуры осуществляется таким образом, что величина меньше зимой, чем летом. Если применяется обратное, то следует брать как отрицательную величину.

Примечание - Для вычислений на основании допущения постоянной внутренней температуры  = 0 отсутствует необходимость принимать во внимание H_pi.

Применение уравнения (А.5) ограничивается расчетом тепловых потерь, выполненных на сезонных (не на месячных) показателях.

Уравнение (А.5) может быть также использовано для расчета тепловых потерь, выполненных на месячной основе в случае, когда не требуется месячное изменение в потерях через грунт. Это оказывает влияние на определение теплопотерь через грунт в качестве постоянного члена, приводя, таким образом, к переоценке этих потерь на границах отопительного сезона и их недооценке в середине отопительного сезона.

Средняя скорость теплового потока за теплый период рассчитывается подобным образом:

,

(А.7)

где - величина из уравнения (А.6), определенная с учетом числа месяцев в теплом периоде для n.

А.5 Средний годовой расход теплоты

Если и или продолжительность отопительного сезона неизвестны или если потери через грунт требуются в приближении, то расход теплоты через грунт можно взять как постоянную величину:

,

(А.8)

Зачастую данная величина является аппроксимацией с хорошей точностью, особенно в случае продолжительного отопительного сезона или если и оказывают противоположное влияние на тепловой поток.

А.6 Максимальный месячный расход теплоты

Максимальный месячный расход теплоты описывается формулой:

.

(А.9)

Примечание - Это выражение соответствует постоянной внутренней температуре и максимальному вкладу от изменения наружной температуры.

А.7 Коэффициент теплопередачи через грунт за месяц

Коэффициент теплопередачи через грунт Н_{g, m} в месяц m определяется по формуле:

.

(А.10)

А.8 Общая теплопередача через грунт в течение отопительного сезона или сезона охлаждения

Общей теплопередачей через грунт является интеграл по расходу теплоты, который может быть приблизительно аппроксимирован суммой месячных значений:

,

(А.11)

,

(А.12)

где Q - суммарная теплопередача, Дж;

- теплопередача в месяце m, Дж;

- число дней в месяце m;

- расход тепла в месяце m, Дж;

- первый месяц холодного или теплого периода;

- последний месяц холодного или теплого периода;

86400 - число секунд в 1 сут.

В случае определения среднего расхода теплоты по уравнению (А.4) или уравнению (А.7):

,

(А.13)

где N - общее число дней в отопительном сезоне.