Расчет теплопотерь ограждающими конструкциями

Для теплотехнической оценки объемно-планировочных и конструктивных решений и для ориентировочного расчета теплопотерь здания пользуются показателем - удельная тепловая характеристика здания q, которая при известных теплопотерях здания равна

q = , (16)

где Q_зд - расчетные теплопотери через наружные ограждения всеми помещениями здания, Вт; V - объем отапливаемого здания по внешнему обмеру, м³; (t - t ) - расчетная разность температуры для основных помещений здания.

Удельной тепловой характеристикой здания называется количество тепла в ккал, теряемого 1 м³ объема здания (по наружному обмеру) за 1 час при разности внутренней и наружной температур 1°.

Или величина q, Вт/(м³ °C), определяет средние теплопотери 1 м³ здания, отнесенные к расчетной разности температуры 1°. Ее можно определить заранее

q = q , (17)

где q - эталонная удельная тепловая характеристика, соответствующая разности температур °С; -температурный коэффициент, учитывающий отклонение фактической расчетной разности температур от .

q = [A + А ( + )], (18)

где R - сопротивление теплопередаче наружной стены; - коэффициент, учитывающий увеличение теплопотерь через окна по сравнению с наружными стенами; , - коэффициенты, учитывающие уменьшение по сравнению с наружными стенами теплопотерь через потолок и пол; А и А - площади наружных стен и здания в плане, м².

Преобразуем эту формулу, пользуясь принятыми в СНиП данными и обозначениями и приняв за основу характеристики для жилых зданий,

q = 1,16 , (19)

где d - доля площади наружных стен, занятая окнами.

Температурный коэффициент равен

= 0,54 + , (20)

Формула (20) соответствует значениям коэффициента , которые обычно приводятся в справочной литературе.

Характеристикой q₀ удобно пользоваться для теплотехнической оценки возможных конструктивно-планировочных решений здания. На рисуноке 4 показана зависимость q₀ от различных характеристик здания. Реперная точка на чертеже, через которую проходят все кривые, соответствует значениям q =0,415 Вт/(м³×°С) для здания V=20×10³ м³ (b=0), шириной b=11 м, d=0,25; R =0,86; k =3,48, длиной L=30 м. Каждая кривая соответствует изменению одной из характеристик (дополнительные шкалы по оси абсцисс) при прочих равных условиях. Из графика видно, что наибольшее влияние на q оказывает изменение остекленности d и ширина здания.

Рисунок 4 - Зависимость удельной тепловой характеристики

По графику можно судить о влиянии теплозащиты наружных ограждений на общие теплопотери зданием. По зависимости q от V(b),(R =bR ) можно сделать вывод, что усиление теплоизоляции стен незначительно понижает тепловую характеристику, между тем как при ее уменьшении q начинает быстро возрастать. Дополнительная теплозащита оконных проемов (шкала k ) заметно уменьшает q , что подтверждает целесообразность увеличения теплопередаче окон.

Если в формулу (15) подставить значение Q_зд, то ее можно привести к виду

q = , (21)

Значение удельной тепловой характеристики зависит в основном от отношения площади наружных ограждений kA к V здания и теплозащиты k ограждений. Кроме того, ее величина при прочих равных условиях зависит от назначения, этажности и формы здания, площади А и теплозащиты k отдельных наружных ограждений, от степени остекления здания и района постройки. Влияние отдельных факторов на величину q очевидно из рассмотрения формулы (21) и рисуноке 4.

Значение удельной тепловой характеристики здания используют для приблизительного подсчета теплопотерь здания

Q_зд = q V(t -t ), (22)

Применение q для определения отопительной нагрузки приводит к значительным погрешностям в расчете. Объясняется это тем, что в q учитываются только теплопотери через ограждения, между тем как отопительная нагрузка имеет более сложную структуру, описанную выше.

Для определения расчетной отопительной нагрузки Q взамен удельной тепловой характеристики необходимо использовать более полный показатель

q_от=b(q_{огр +} q - q_техн), (23)

где b - коэффициент, учитывающий неизбежные потери теплоты арматурой, трубопроводами и т. д. в системе отопления; q_огр - теплопотери наружными ограждениями с учетом добавок; q_техн - технологические и бытовые тепловыделения.

Расчет тепловых нагрузок на системы отопления по укрупненным измерителям используют только для ориентировочных подсчетов и при определении потребности в теплоте района, города, т.е. при проектировании центрального теплоснабжения.

Если принять, как это, например, имеет место для жилых зданий, что теплопотери на инфильтрацию приблизительно компенсируются тепловыми и технологическими теплопоступлениями, а также исходить из предельно допустимых потерь в системе отопления, то установочная тепловая мощность системы отопления по укрупненным показателям может быть принята равной

Q_от=1,07qV(t - t ), (24)

если по СНиП дополнительные теплопотери принять равными 7%.

Формула (24) приближенная и ее надо рассматривать как первое приближение при укрупненных расчетах.

Вопросы для самопроверки:

1. Что понимается под удельной тепловой характеристикой здания

2. Понятие «теплопотери»

3. Виды теплопотерь.

4. Что понимается под потерями теплоты через наружные ограждения.

5. Что понимается под расходом теплоты на нагрев воздуха.

6. Что понимается под технологическим и бытовым выделением или расходом теплоты.

7. Порядок определения теплопотерь зданием