Определение теплопотерь помещений

Теплопотери помещений в жилых и гражданских зданиях складываются из

теплопотерь через ограждающие конструкции (стены, окна, полы,

перекрытия) и расходов теплоты на нагрев воздуха, инфильтрующегося в

помещения через неплотности в ограждающих конструкциях. В

промышленных зданиях учитывают и другие расходы теплоты.

Теплопотери определяют через все ограждающие конструкции и для всех

отапливаемых помещений. Допускается не учитывать теплопотери через

внутренние ограждения, если разность температур в помещениях, которые

они разделяют, не превышает 3 0С. До начала расчетов всем помещениям

здания, в которых должны быть определены теплопотери, присваивают

номера.

Потери теплоты, Вт, через ограждающие конструкции рассчитывают по

формуле

Qогр = F (tвн – tн

Б) (1 + Σ β ) n / R0, (3.1)

где F – расчетная площадь ограждающей конструкции, м2; tвн – расчетная

температура воздуха в помещении, 0С; tн

Б – расчетная температура

наружного воздуха, 0С; β – добавочные теплопотери, в долях от основных

потерь; n – коэффициент учета положения наружной поверхности

ограждения по отношению к наружному воздуху; R0 – сопротивление

теплопередаче, м2 · 0С/ Вт, определяемое по формуле (2.1).

Расчетные площади ограждений определяют по строительным чертежам в

соответствии с правилами обмера, приведенными на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Схема обмера ограждений: а – на разрезе здания; б – на плане;

Нок, Нст, Lст, Lпола – линейные размеры окон, стен и полов

Расчетная температура воздуха в помещении tвн для жилых зданий может

быть принята по прил. 1, а tн

Б – по прил. 2 в зависимости от

месторасположения объекта строительства. Величины добавочных

теплопотерь приведены в табл. 3.1, а коэффициента n – в табл. 3.2. Прочие

виды добавочных теплопотерь приведены в литературе [4–6].

Таблица 3.1

Добавочные теплопотери

Тип ограждения Условия

Добавочные

теплопотери β

,

в долях

при ориентации на север, восток,

северо-восток и северо-запад;

0,1

Наружные вертикальные

стены, окна и двери:

юго-восток и запад 0,05

Наружные двери, Тройные двери с двумя тамбурами 0,2 Н

необорудованные воздушной

завесой при высоте здания Н,

м Двойные двери с тамбуром между ними 0,27 Н

Одно из ограждений обращено на

север, восток, северо-восток или

северо-запад 0,05

В угловых помещениях

дополнительно для стен, окон

и дверей

В других случаях 0,1

Таблица 3.2

Значения коэффициента n, учитывающего положение

наружной поверхности ограждения

Тип ограждающей конструкции n

Наружные стены и перекрытия, соприкасающиеся с наружным воздухом 1,0

Чердачное перекрытие 0,9

Перекрытие над неотапливаемым подвалом со световыми проемами в

стенах

0,75

То же без световых проемов 0,6

Расчеты по формуле (3.1) выполняют в табличной форме.

Расход теплоты на нагрев инфильтрующегося наружного воздуха в жилых и

общественных зданиях для всех помещений определяют из двух расчетов.

В первом расчете определяют расход теплоты Qi на подогрев наружного

воздуха, поступающего в i-е помещение вследствие работы естественной

вытяжной вентиляции.

Во втором расчете определяют расход теплоты Qi на подогрев наружного

воздуха, проникающего в это же помещение через неплотности ограждений

вследствие теплового и ветрового давлений. Для определения расчетных

потерь теплоты помещениями принимают наибольшую величину из

определенных по нижеприведенным формулам (3.2) и (3.4).

Первый расчет. Расход теплоты Qi, Вт, определяют по формуле

Qi = 0,28 L ρ н c (tвн – tн

Б), (3.2)

где L – расход удаляемого воздуха, м3/ч, принимаемый для жилых зданий 3

м3/ч на 1 м2 площади жилых помещений и кухни; ρ н – плотность наружного

воздуха, кг/м3; с – удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж /(кг · ° С).

Удельный вес γ, Н/м3 и плотность воздуха ρ, кг/м3, могут быть определены

по формулам:

γ = 3463/ (273 +t), ρ = γ / g, (3.3)

где t – температура воздуха, ° С; g = 9,81 м/с2.

Второй расчет. Расход теплоты Qi на подогрев наружного воздуха,

проникающего в помещения через неплотности ограждений вследствие

теплового и ветрового давлений, определяют

Q i = 0,28 Gi c (tвн – tн

Б) k, (3.4)

где Gi – расход инфильтрующегося воздуха, кг/ч, через ограждающие

конструкции; k – коэффициент учета встречного теплового потока,

принимаемый для окон и балконных дверей с раздельными переплетами

равным 0,8, для одинарных окон и окон со спаренными переплетами – 1,0.

Для окон и балконных дверей величину G i, кг/ч, определяют как

Gi = 0,216 Σ F Δ Рi

0,67/ R и, (3.5)

где Δ Рi – разность давлений воздуха, Па, на наружной Рн и внутренней

поверхностях Рвн окон или дверей; Σ F – расчетные площади ограждений, м2;

R и – сопротивление воздухопроницанию ограждения, м2· ч/кг, принимаемое по

[3] или прил. 3. В панельных зданиях определяют дополнительный расход

инфильтрующегося воздуха через стыки панелей [2, прил. 10].

Разность давлений воздуха Δ Рi, Па, определяют из уравнения

Δ Рi = (H – hi) ( γ н – γ вн) + 0,5 ρ н V2 (Ce,n – Ce,p) k1 – Pint, (3.6)

где H – высота здания, м, от уровня земли до устья вентиляционной шахты (в

бесчердачных зданиях устье шахты располагают на 1 м выше кровли, в

зданиях с чердаком на 4–5 м выше верха чердачного перекрытия); hi –

расстояние, м, от уровня земли до верха окон или балконных дверей, для

которых определяется расход воздуха; γ н, γ вн – удельные веса наружного и

внутреннего воздуха, определяемые по формуле (3.3); V – расчетная

скорость ветра, м/с, принимаемая по прил. 2; Ce,n и Ce,p – аэродинамические

коэффициенты здания соответственно для наветренной и подветренной

поверхностей. Для здания прямоугольной формы Ce,n = 0,8, Ce,p = –0,6; k1 –

коэффициент учета изменения скоростного напора ветра в зависимости от

высоты здания; Pint – условно-постоянное давление воздуха, Па,

возникающее при работе вентиляции с искусственным побуждением, для

жилых зданий Pint = 0.

Схема расположения описанных параметров приведена на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Схема параметров, определяющих инфильтрацию воздуха через

оконный проем (обозначения приведены в экспликации к формуле (3.6))

Коэффициент k1 принимается при высоте ограждения над поверхностью

земли до 5,0 м равным 0,5, при высоте до 10 м – 0,65, до 20 м – 0,85, более

20 м – 1,1.

Расчетные теплопотери помещения, Вт, определяют как

Qрасч = Σ Qогр + Qинф – Q быт, (3.7)

где Σ Qогр – суммарные теплопотери через ограждения помещения; Qинф –

наибольший расход теплоты на подогрев инфильтрующегося воздуха из

расчетов по формулам (3.2) и (3.4); Q быт – бытовые тепловыделения от

электрических приборов, освещения и других источников тепла,

принимаемые для жилых помещений и кухонь в размере 21 Вт на 1 м2

площади пола. Результаты расчета вносятся в таблицу.

Пример 1. (К разделам 2, 3). Определение термических сопротивлений

ограждающих конструкций и теплопотерь помещения жилого дома.

Исходные данные: фрагменты плана и разреза здания приведены на рис. 3.3.

Рис. 3.3. Фрагменты чертежей здания: а – план; б – разрез

Объект строительства расположен в г. Владивостоке. Расчет выполняется

для помещения 101 – жилой комнаты, расположенной на первом этаже

пятиэтажного здания. Высота здания от уровня земли до устья

вентиляционной шахты Н = 15,1 м.

Здание в плане прямоугольной формы. Подвал здания неотапливаемый, без

световых проемов. Конструкции стены и перекрытия над подвалом показаны

на рис. 3.4, 3.5. Окно выполнено с двойным остеклением в раздельных

деревянных переплетах. Ориентация здания по странам света указана на

фрагменте плана.

Рис. 3.4. Схема конструкции

наружной стены

Рис. 3.5. Конструкция перекрытия над

подвалом

Расчетная внутренняя температура жилой комнаты tвн принята по прил. 1

равной 20 ° С. Расчетные температура наружного воздуха tн

Б

= –24 ° С и

скорость воздуха V = 6,1 м/с для г. Владивостока определены по прил. 2.

Решение. Расчеты начинают с определения термических сопротивлений

ограждений, для рассматриваемого помещения это наружные стены, окно и

перекрытие над подвалом.

Термическое сопротивление ограждений определяют по формуле (2.1).

Данные для расчета термического сопротивления стены R0 стены: α в = 8,7

Вт/м2 · ° С и α н =23 Вт/ м2 · ° С приняты по табл. 2.1; коэффициенты

теплопроводности кирпичной кладки λ кл = 0,87 Вт/м· ° С и штукатурки λ шт =

0,81 Вт/м· ° С приняты по прил. 3.

В итоге термическое сопротивление для стены:

R0 стены = 1/8,7 + 0,64/0,87 + 0,02/0,81 + 1/23 = 0,92 м2 · ° С /Вт.

По аналогии с предыдущим расчетом, для перекрытия над подвалом α в = 8,7

Вт/м2 · 0С, α н = 12 Вт/м2 · 0С, коэффициенты теплопроводности половой

рейки – 0,18 Вт/м · 0С, шлака – 0,2 Вт/м · 0С, железобетона – 2,04 Вт/м · 0С.

Термическое сопротивление воздушной прослойки принято по табл. 2.2 – Rв.п

= 0,18 м2 · 0С/Вт. По формуле (2.1) вычислено

R0 перекр = 1/8,7 + 0,03/0,18 + 0,05/0,2 + 0,22/2,04 + 1/12 + 0,18 = 1,65 м2 · ° С/Вт.

Аналогично рассчитывается R0 для чердачного или бесчердачного

перекрытия последнего этажа.

По прил. 3 термическое сопротивление окон принято R0 окон = 0,39 м2· ° С /Вт,

сопротивление воздухопроницанию – R и = 0,26 м2/ч· кг. Площадь окон Fокон =

1,8 м2.

Расчет теплопотерь всех ограждений помещения выполнен по формуле (3.1)

и сведен в табл. 3.3. В расчетах добавочные теплопотери приняты по табл.

3.1, а значения коэффициента n по табл. 3.2. Бытовые теплопотери

определены по зависимости

Qбыт = 21 Fпола = 21 · 16,24 = 341 Вт,

где Fпола – площадь пола помещения, м2.

Расход теплоты на подогрев инфильтрующегося воздуха, определяемый по

формуле (3.2), выполнен по следующим данным:

L = 3 Fпола = 3 · 16,24 = 48,72 м2;

с = 1 кДж / (кг · 0С);

γ н =3463/ (273 – 24) = 13,92 Н/м3;

ρ н = 13,92 / 9,8 = 1,42 кг/м3 [см. формулу (3.3)].

В итоге Q101 = 0,28 · 48,72 · 1,42 · (20 + 24) = 850 Вт.

Расход теплоты на подогрев воздуха, проникающего в помещение

вследствие ветрового и теплового давления [формула (3.4)] определяют

только для окна, так как инфильтрация через кирпичные стены

незначительна. Расчет начинают с определения разности давлений воздуха

на наружную и внутреннюю поверхности окна по формуле (3.6).

Таблица 3.3

Определение теплопотерь помещений

Примечание. НС-1 – наружная стена 1; НС-2 – наружная стена 2; ПП – перекрытие над

подвалом. Остальные обозначения описаны в формулах к разделам 2, 3. Расчетные

теплопотери Qрасч следует округлять до 10 Вт.

В формуле: Н = 15,1 м; h = 3,3 м; γ н =13,92 н/ м3; ρ н = 1,42 кг/ м3; V = 6,1 м/с

определены выше; для вертикальных поверхностей здания Ce,n = 0,8, Ce,p = –

0,6. Для жилого здания Pint = 0. Коэффициент k 1 = 0,5, так как

рассматриваемое ограждение располагается над поверхностью земли на

высоте до 5 м.

По формуле (3.3)

γ вн = 3463/ (273 + 20) = 11,8 Н/м3.

В итоге расчета по формуле (3.6)

Δ Рок = (15,1 – 3,3) · (13,92 – 11,8) + 0,5 · 1,42 · 6,12 · (0,8 + 0,6) · 0,5 – 0 = 43,27

Па.

Расход инфильтрующегося через окно воздуха определяют по формуле (3.5)

G101 = 0,216 · 43,270,67 · 1,8 / 0,26 = 64,7 кг/ч.

Расход теплоты, необходимый для подогрева этого воздуха, определяют по

формуле (3.4)

Q101 = 0,28 · 64,7 · 1 · (20 + 24) · 0,8 = 637 Вт.

В итоговый расчет определения теплопотерь помещения (табл. 3.3) принято

большее из двух определений расхода теплоты на подогрев

инфильтрующегося воздуха, т. е. Qинф = 850 Вт.

Расчетные теплопотери помещения определены по формуле (3.7) и

составляют Qрасч = 2211 + 850 – 341 = 2620 Вт. В соответствии с указаниями

норм [2] теплопотери округляются до 10 Вт.

Аналогично рассчитывают (или назначают) теплопотери других помещений.

Вопросы для самопроверки

1. Какие виды теплопотерь необходимо учесть в проекте?

2. От каких факторов зависит расход инфильтрующегося наружного воздуха?

3. Как учитывается в расчетах теплопотерь положение ограждений по отношению к наружному воздуху?

4. Учитываются ли в определении расчетных потерь тепла тепловыделения?

Дата добавления: 2014-01-07