На отопление зданий

Расчет удельного расхода тепловой энергии

Удельный расход тепловой энергии на отопление здания определяется путем выбора теплозащитных свойств ограждающих конструкциях здания, его объемно – планировочного решения, ориентации здания, эффективности и метода регулирования применяемой системы отопления.

Удельный (на 1 м² отапливаемой площади пола квартир или полезной площади помещений [или на 1 м³ отапливаемого объема]) расход тепловой энергии на отопление здания , кДж/(м²∙^оС·сут) или [кДж/(м³∙^оС·сут)], должен быть меньше или равен нормируемому значению , кДж/(м²∙^оС·сут) или [кДж/(м³∙^оС·сут)], т.е.

≥ , (25)

где – нормируемый удельный расход тепловой энергии на отопление здания, кДж/(м²∙^оС·сут) или [кДж/(м³∙^оС·сут)], определяемый для различных типов жилых и общественных зданий при подключении их к системам централизованного теплоснабжения по табл.20 или 21

Таблица 20

Нормируемый удельный расход тепловой энергии на отопление жилых одноквартирных отдельно стоящих и блокированых, кДж/(м²∙^оС·сут)

Отапливаемая площадь домов, м^2	С числом этажей
60 и менее 1000 и более	- - -	-	- -	- - -

Примечание. При промежуточных значениях отапливаемой площади дома в интервале 60-1000 м² значения должны определяться по линейной интерполяции.

Удельный расход тепловой энергии на отопление здания кДж/(м²∙^оС·сут) или [кДж/(м³∙^оС·сут)], определяют по формулам

= (26)

или

= (27)

где - сумма площадей пола квартир или полезной площади помещений здания, за исключением технических этажей и гаражей, м;

- отапливаемый объем здания, равный объему, ограниченному внутренними поверхностями наружных ограждений здания, м³;

- количество градусо-суток отопительного периода, ^оС∙сут;

– расход тепловой энергии на отопление здания в течение отопительного периода, МДж, определятся по формуле

, (28)

Таблица 21

Нормируемый удельный расход тепловой энергии на отопление здания

, кДж/(м²∙^оС·сут) или [кДж/(м³∙^оС·сут)]

Типы зданий	Этажность зданий
1-3	4,5	6,7	8,9	10,11	12 и выше
1. Жилые, гостиницы, общежития	По табл. 1.18	85 [31] для 4-этажных одноквартирных и блокированных домов – по табл. 1.18	80 [29]	76[27,5]	72 [26]	70 [25]
2.Общественные, кроме перечисленных в поз. 3,4 и 5 таблицы	[42]; [38]; [36] соответственно нарастанию этажности	[32]	[31]	[29,5]	[28]	-
3.Поликлиники и лечебные учреждения, дома-интернаты	[34]; [33]; [32] соответственно нарастанию этажности	[31]	[30]	[29]	[28]	-
4.Дошкольные учреждения	[45]	-	-	-	-	-
5.Сервисного обслуживания	[23]; [22]; [21] соответственно нарастанию этажности	[20]	[20]	-	-	-
6.Административного назначения (офисы)	[36]; [34]; [33] соответственно нарастанию этажности	[27]	[24]	[22]	[20]	[20]

Примечание. Для регионов, имеющих значение D_d = 8000 ⁰C сут и более, нормируемые cледует снизить на 5%.

где - общие тепловые потери здания через наружные ограждающие конструкции, МДж;

– бытовые теплопоступления в течение отопительного периода, МДж;

– теплопоступления через окна от солнечной радиации в течение отопительного периода, МДж, для четырех фасадов здания, ориентированных по четырем направлениям;

- коэффициент, учитывающий способность ограждающих конструкций помещений здания аккумулировать или отдавать теплоту, рекомендуемое значение = 0,8;

- коэффициент эффективности авторегулирования подачи теплоты в системах отопления; при централизованном регулировании подачи теплоты в центральных тепловых пунктах коэффициент в расчетах не участвует;

_h- коэффициент, учитывающий дополнительное теплопотребление системы отопления, принимаемый: для многосекционных зданий _h = 1, 13; для зданий башенного типа _h = 1, 11; для зданий с отапливаемыми подвалами _h = 1.07; для зданий с отапливаемыми чердаками _h = 1, 05.

Общие тепловые потери здания через наружные ограждающие конструкции, МДж, определяют по формуле

, (29)

где – общий коэффициент теплопередачи здания, Вт/(м² ∙ ^оС);

– градусо – сутки отопительного периода, ^оС · сут;

– общая площадь внутренней поверхности всех наружных ограждающих конструкций, включая покрытие (перекрытие) верхнего этажа и перекрытие пола нижнего отапливаемого помещения, м².

Бытовые теплопоступления в течение отопительного периода, МДж, определяют по формуле

, (30)

где – величина бытовых тепловыделений на 1м² площади жилых помещений и кухонь жилого здания или полезной площади общественного и административного здания, Вт/м², принимаемая по расчету, но не менее 10 Вт/м² для жилых зданий; для общественных и административных зданий бытовые тепловыделения учитываются по проектному числу людей (90 Вт/чел.), освещения (по установочной мощности) и оргтехники (10 Вт/м²) с учетом рабочих часов в сутках;

– продолжительность отопительного периода, сут;

– для жилых зданий – площадь жилых помещений и кухонь; для общественных и административных зданий – полезная площадь здания, м^2, определяемая как сумма площадей всех помещений, а также балконов и антресолей в залах, фойе и т.п., за исключением лестничных клеток, лифтовых шахт, внутренних открытых лестниц и пандусов.

Теплопоступления через окна от солнечной радиации в течение отопительного периода, МДж, для четырех фасадов зданий, ориентированных по четырем направлениям, определяют по формуле

, (31)

, – коэффициенты, учитывающие затенение светового проема соответственно окон и зенитных фонарей непрозрачными элементами заполнения, принимаемые по проектным данным; при отсутствии данных следует принимать по табл. 16;

, – коэффициенты относительного проникания солнечной радиации соответственно для светопропускающих заполнений окон и зенитных фонарей, принимаемые по паспортным данным соответствующих светопропускающих изделий; при отсутствии данных следует принимать по табл. 16;

, , , – площадь световых проемов фасадов здания, соответственно ориентированных по четырем направлениям, м²;

– площадь световых проемов зенитных фонарей здания, м²;

, , , – средние за отопительный период величины солнечной радиации на вертикальные поверхности при действительных условиях облачности, соответственно ориентированные по четырем фасадам здания, МДж/м², принимаемые по табл. 5

СНиП 23-01-99*;

– средняя за отопительный период величина солнечной радиации на горизонтальную поверхность при действительных условиях облачности, МДж/м², принимаемая по табл. 4 СНиП 23-01-99*.

Общий коэффициент теплопередачи здания, КВт/(м^{2 0}С), определяют по формуле

, (32)

где – приведенный коэффициент теплопередачи через наружные ограждающие конструкции здания, Вт/ (м² ∙^оС), определяемый по формуле

, (33)

где , – площадь, м², и приведенное сопротивление теплопередаче, (м²∙^оС)/Вт, наружных стен (за исключением проемов);

, – то же, заполнений световых проемов (окон, витражей, фонарей);

, – то же, наружных дверей и ворот;

, – то же, совмещенных покрытий (в том числе над эркерами);

, – то же, чердачных перекрытий;

, – то же, цокольных перекрытий;

, – то же, перекрытий над проездами и под эркерами;

– то же, что и в формуле (2.27); для чердачных перекрытий теплых чердаков и цокольных перекрытий тех подполий и подвалов с разводкой в них трубопроводов систем отопления и горячего водоснабжения по формуле (2.23);

– то же, что в формуле (2.45);

– условный коэффициент теплопередачи здания, учитывающий тепловые потери за счет инфильтрации и вентиляции, Вт/(м² ∙ ^оС), определяемый по формуле:

= , (34)

где – удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/(кг ∙ ^оС);

- коэффициент снижения объема воздуха в здании, учитывающий наличие внутренних ограждающих конструкций, равный = 0,85;

и – то же, что и в формуле (2.43 и 2.45), м³ и м² соответственно;

– средняя плотность приточного воздуха за отопительный период, кг/м³, определяется по формуле

= (35)

, – расчетная температура соответственного внутреннего и наружного воздуха,⁰С;

– средняя кратность воздухообмена здания за отопительный период,ч-1; определяемая по суммарному воздухообмену за счет вентиляции и инфильтрации по формуле

= (36)

где - количество приточного воздуха в здание при неорганизованном притоке, либо нормируемое значение при механической вентиляции, м³/ч: для жилых зданий с расчетной заселенностью квартиры 20 м² общей площади и менее на человека –3 ; других жилых зданий – 0,35 ∙3 , но не менее 30m, где m – расчетное число жителей в здании; общественных и административных зданий для офисов и объектов сервисного обслуживания – 4 ; для учреждений здравоохранения и образования – 5 ; для спортивных, зрелищных и детских дошкольных учреждений - 6, ,

где – для жилых зданий – площадь жилых помещений; для общественных зданий – расчетная площадь, определяемая как сумма площадей всех помещений, за исключением коридоров, тамбуров, переходов, лестничных клеток, лифтовых шахт, внутренних открытых лестниц и пандусов, а также помещений, предназначенных для размещения инженерного оборудования и сетей, м² ;

– коэффициент учета влияния встречного теплового потока в светопрозрачных конструкциях, равный для: стыков панелей стен – 0,7; окон и балконных дверей с тройными раздельными переплетами – 0,7; то же, с двойными раздельными переплетами – 0,8; то же, со спаренными переплетами – 0,9; то же, с одинарными переплетами – 1,0;

- число часов работы механической вентиляции в течение недели;

168– число часов в неделе;

– количество инфильтрующегося воздуха в здание через ограждающие конструкции, кг/ч;

– число часов учета инфильтрации в течение недели, ч, = 168 для зданий с сбалансированной приточно-вытяжной вентиляцией и =168 - для зданий, в помещениях которых поддерживается подпор воздуха во время действия приточной механической вентиляции;

, , , – то же, что и в формуле (2.50);

Для жилых зданий количество инфильтрующегося воздуха , поступающего в лестничные клетки в течение суток отопительного периода и через неплотности заполнений проемов, определяется по формуле

= ,(37)

где и – соответственно для лестничной клетки суммарная площадь окон и балконных дверей и входных наружных дверей, м²;

и - соответственно для лестничной клетки требуемое сопротивление воздухопроницанию окон и балконных дверей и входных наружных дверей;

и - соответственно для лестничной клетки расчетная разность давлений наружного и внутреннего воздуха для окон и балконных дверей и входных наружных дверей, определяют по формуле (13) СНиП 23-02-03 для окон и балконных дверей с заменой в ней величины 0,55 на 0,28 и с вычислением удельного веса по формуле (14) СНиП 23-02-03 при соответствующей температуре воздуха, Па.

Для общественных зданий количество инфильтрующего воздуха, поступающего через не плотности светопрозрачных конструкций и дверей допускается принимать в нерабочее время = 0,5 ;

В случае, когда расчетное значение значительно меньше нормируемого , то производят корректировку следующих параметров:

- уменьшение сопротивления теплопередаче для отдельных видов наружного ограждения и в первую очередь для стен;

- изменение обьемно-планировочного решения здания (размеров, формы и компоновки секций);

- выбор более эффективных систем теплоснабжения, отопления и вентиляции и способов их регулирования;

- комбинирование предыдущих вариантов.

При уменьшении значений сопротивлений теплопередаче ,м²∙ ^оС/Вт, отдельных элементов ограждающих конструкций следует стремиться, чтобы новые значения были не ниже величин:

- для светопрозрачных конструкций не ниже 5% нормируемых значений;

- для стен групп зданий, указанных в поз. 1 и 2 табл (2.8), не ниже минимальных величин , определяемых по формуле

= ∙0,63, (38)

- для остальных ограждающих конструкций – не менее минимальных величин, определяемых по формуле

= ∙0,8. (39)

В случае, когда расчетное значение больше , необходимо принять ряд мероприятий, направленных на снижение расчетной величины удельного расхода тепловой энергии на отопление здания:

- изменить обьемно-планировочное решение здания, путем снижения площади наружных ограждений, уменьшения количества наружных углов, увеличения ширины здания, использования соответствующей ориентации и рациональной компоновки помещений:

- уменьшить площадь светопрозрачных конструкций до минимально необходимой по требованиям естественной освещенности:

- осуществить блокировку здания с соседними зданиями с обеспечением надежного примыкания;

- запроектировать тамбурные помещения за входными дверями;

- выбрать меридиональную или близкую к ней ориентацию продольного фасада здания;

- принять более эффективную систему теплоснабжения;

- использовать более эффективные виды приборов отопления и рационально их разместить в помещениях.

9. Расчет ограждающих конструкций от переувлажнения

Отсутствие конденсата на внутренней поверхности ограждений не предотвращает увлажнения материала ограждения ввиду возможности конденсации водяных паров в его толще.

В зимнее время, вследствие более высокой упругости водяного пара внутри помещения, нежели снаружи, водяной пар проникает через ограждения наружу и тем самым способствует увлажнению материалов ограждения. Этот процесс носит название диффузии пара через ограждение.

При диффузии водяного пара через слой материала ограждения, последний оказывает потоку пара сопротивление, называемое сопротивлением паропроницанию , (м²·ч∙Па)/мг, которое показывает количество водяного пара в миллиграммах, проникающего в течение 1 ч через 1 м² плоской однородной стенки толщиной 1 м при разности упругости пара с внутренней и наружной сторон ограждения в 1 Па.

Сопротивление паропроницанию отдельного слоя ограждающей конструкции , (м²·ч∙Па)/мг, определяется по формуле

= , (40)

где – толщина слоя материала ограждения, м;

– коэффициент паропроницаемости, мг/(м· ч∙ Па), принимаемый по приложению (Д) СП 23-101-04.

Общее сопротивление паропроницанию многослойной ограждающей конструкции рассчитывается по формуле

= + + + ∙·∙ + + (41)

где , , – сопротивления паропроницанию отдельных слоев ограждающей конструкции, (м²·ч∙Па)/мг;

- сопротивление влагообмену у внутренней поверхности ограждения, вычисляемое по формуле

= 1 - , (42)

где - относительная влажность внутреннего воздуха, равная 55%;

- сопротивление влагообмену у наружной поверхности ограждения, (м²·ч∙Па/)мг. В практических расчетах обычно не учитывается, так как его численное значение на несколько порядков меньше по сравнению с общим сопротивлением паропроницанию ограждающей конструкции

Значения сопротивления паропроницанию листовых материалов приведены в табл. 19. При диффузии водяного пара происходит увлажнение слоев ограждающей конструкции и для их защиты от переувлажнения необходимо проводить проверочный расчет, который сводится к определению сопротивления паропроницанию , (м²·ч∙Па)/мг, части ограждающей конструкции в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации и сравнения его с нормируемым сопротивлением паропроницанию , (м²∙ч∙Па)/мг.

Таблица 22

Сопротивление паропроницанию листовых материалов и тонких

слоев пароизоляции.

№ п.п	Материал	Тол-щина слоя, мм	Сопротивление паропро- ницанию , м^2·ч∙Па/мг	№ п.п	Материал	Тол щина слоя, мм	Сопротивление паропро ницанию , м^2·ч∙Па/мг
	Картон обыкновенный	1,3	0,016		Окраска эмалевой краской	-	0,48
	Листы асбоцементные		0,3		Покрытие изольной мастикой за один раз		0,60
	Листы гипсовые обшивочные (сухая штукатурка)		0,12		Покрытие битумно-кукерсольной мас тикой за один раз		0,64
	Листы древесно-волокнистые жесткие		0,11		Покрытие битумно-кукерсольной мастикой за два раза		1,1
	Листы древесно-волокнистые мягкие	12,5	0,05		Пергамин кровельный	0,4	0,33
	Окраска горячим битумом за один раз		0,3		Полиэтиленовая пленка	0,16	7,3
	Окраска горячим битумом за два раза		0,48		Руберойд	1,5	1,1
	Окраска масляная за два раза с предварительной шпаклевкой и грунтовкой				Фанера клееная трехслойная		0,15

При этом необходимо добиваться, чтобы сопротивление паропроницанию , (м²∙ч∙Па)/мг, ограждающей конструкции должно быть не менее наибольшего из следующих нормируемых сопротивлений паропроницанию:

- нормируемого сопротивления паропроницанию , (м²·ч∙Па)/мг (из условия недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период), определяемого по формуле

= , (43)

- нормируемого сопротивления паропроницанию , (м²·ч∙Па)/мг, (из условия ограничения влаги в ограждающей конструкции за период с отрицательными средними месячными температурами наружного воздуха) определяемого по формуле

= , (44)

где е_{in t} – парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха, Па, при расчетной температуре и относительной влажности этого воздуха, определяемое по формуле

= , (45)

где – парциальное давление насыщенного водяного пара, Па, при температуре t_int, ^оС, принимаемое по приложению (С) СП 23-101-04;

– относительная влажность внутреннего воздуха, 55%.

Парциальное давление водяного пара , Па, в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации определяется по формуле

, (46)

где , , – парциальное давление водяного пара, Па, принимаемое по температуре в плоскости возможной конденсации , устанавливаемой при средней температуре наружного воздуха соответственно зимнего, весенне-осеннего и летнего периодов;

, , – продолжительность (мес.) зимнего, весенне-осеннего и летнего периода года, определяемая по табл. 3 СНиП 23-01-99* с учетом следующих условий:

а) к зимнему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха ниже -5^оС;

б) к весенне-осеннему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха от -5 до +5^оС;

в) к летнему периоду относятся месяцы со средними температурами воздуха выше +5^оС.

– сопротивление паропроницанию, (м²·ч∙Па)/мг, части ограждающей конструкции, расположенной между наружной поверхностью ограждающей конструкции и плоскостью возможной конденсации;

– среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха, Па, за годовой период, определяемое по табл. 5а СНиП 23-01-99*;

– продолжительность, сут., периода влагонакопления, принимаемая равной периоду с отрицательными средними месячными температурами наружного воздуха по табл. 3 СНиП 23-01-99*;

– парциальное давление водяного пара, Па, в плоскости возможной конденсации, определяемое по средней температуре наружного воздуха периода месяцев с отрицательными средними месячными температурами;

– плотность материала увлажняемого слоя, кг/м³, в сухом состоянии;

– толщина увлажняемого слоя ограждающей конструкции, м;

– предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги в материале увлажняемого слоя, %, за период влагонакопления z _o, принимаемое по табл. 23.

Таблица 23

Предельно допустимые значения коэффициента

Материал ограждающей конструкции	Предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги в материале ,
1. Кладка из глиняного кирпича и керамических блоков	1,5
2. Кладка из силикатного кирпича	2,0
3. Легкие бетоны на пористых заполнителях (керамзитобетон, шугизитобетон, перлитобетон, шлакопемзобетон)
4. Ячеистые бетоны (газобетон, пенобетон, газосиликат и др.)
5. Пеногазостекло	1,5
6. Фибролит и арболит цементные	7,5
7. Минераловатные плиты и маты
8. Пенополистирол и пенополиуретан
9. Фенольно – резольный пенопласт
10. Теплоизоляционные засыпки из керамзита, шунгизита, шлака
11. Тяжелый бетон, цементно-песчаный раствор

Коэффициент определяется по формуле

= , (47)

где – среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха, Па, периода месяцев с отрицательными среднемесячными температурами, определяемое по табл. 5а СНиП 23-01-99*.

Парциальные давления насыщенного пара , , , и , Па, должны приниматься в соответствии с температурой в плоскости возможной конденсации , ^оС, определяемой по формуле

= , (48)

где – средняя температура наружного воздуха соответственно зимнего, весенне-осеннего и летнего периодов;

– термическое сопротивление слоя ограждающей конструкции от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации, (м² ·^оС)/Вт;

– общее сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, (м² ∙^оС)/Вт.

Независимо от результатов расчета по формулам (2.62) и (2.63) нормируемые сопротивления паропроницанию и должны приниматься не более 5 (м²·ч∙Па)/мг.

Для чердачного перекрытия или части конструкции вентилируемого совмещенного покрытия, расположенной между внутренней поверхностью покрытия и воздушной прослойкой, в зданиях со скатами кровли шириной до 24 м, нормируемое сопротивление паропроницанию определяется по формуле

= , (49)

где , – то же, что и в формулах (2.63) и (2.66).

Не требуется определять паропроницаемость в таких конструкциях, как однородные однослойные наружные стены помещений с сухим и нормальными режимами, а также двухслойные конструкции стен с сухим и нормальным режимами, если внутренний слой имеет сопротивление паропроницанию более 1,6 (м²·ч∙Па)/мг.

При расчете ограждающих конструкций от переувлажнения слои конструкции, расположенные между воздушной прослойкой, вентилируемой наружным воздухом, и наружной поверхностью ограждающей конструкции, в расчете не учитываются.

Сопротивления паропроницанию невентилируемых воздушных прослоек в ограждающих конструкциях следует принимать равным нулю независимо от расположения и толщины этих прослоек.

Для защиты от увлажнения теплоизоляционного слоя (утеплителя) в покрытиях зданий следует предусматривать пароизоляцию ниже теплоизоляционного слоя, которую следует учитывать при определении сопротивления паропроницанию покрытия.

В климатических районах с расчетной температурой наружного воздуха -31^оС и ниже необходимо предусматривать вентилируемые совмещенные покрытия, в которых между утеплителем и кровлей следует устраивать вентилируемую воздушную прослойку, что обеспечивает удаление диффузионной влажности из утепляющего слоя.

Дата добавления: 2015-07-13