Тепловтрати через огороджуючі конструкції

 

У холодну пору року приміщення втрачає тепло через зовнішні огородження, а також тепло витрачається на нагрівання холодного повітря, яке інфільтрується через нещільності в огородженнях, надходить через прорізи дверей, на нагрівання матеріалів, транспортних засобів, виробів, які холодними потрапляють у приміщення. З іншого боку, тепло надходить у приміщення від сонячної радіації, людей, нагрітого технологічного обладнання, джерел штучного освітлення, побутових приладів тощо.

Утрати тепла обчислюються для кожного опалювального приміщення послідовно через окремі огородження та складаються з основних і додаткових.

Отже, тепловий баланс приміщення в загальному вигляді можна представити таким чином:

 

,

(5.12)

 

де – розрахункова потужність системи опалення, Вт;

– сумарні теплові втрати приміщеннями, Вт;

– сумарні надходження тепла в приміщення, Вт.

 

для житлових будинків приймаються із рахунку 10 Вт на 1 м² загальної площі та їх слід враховувати в цілому на систему опалення будинку.

Розрахункові теплові втрати для житлових будинків визначаються за формулою:

,

(5.13)

 

де – сума втрат тепла через окремі огородження будинку;

– втрати тепла на нагрів вентиляційного повітря.

 

Втрати тепла через окремі огородження обчислюють за формулою:

 

,

(5.14)

 

де – коефіцієнт теплопередачі огородження, Вт/(м²·º С);

– розрахункова площа огородження, м²;

– температура зовнішнього повітря для району будівництва, приймають за додатком Ж, або температура повітря сусіднього приміщення, якщо різниця між температурами сусідніх приміщень більше 8º С;

– розрахункова температура усередині приміщення (табл. 5.2);

– поправочний коефіцієнт, що враховує положення огородження щодо зовнішнього повітря (для зовнішніх стін та вікон ; для горища ; підлоги першого поверху );

– додаткові втрати тепла в частках від основних, які враховуються таким чином:

а) для зовнішніх вертикальних і похилих огороджень, орієнтованих на напрямки, звідки в січні дуне вітер зі швидкістю, що перевищує 4, 5 м/с з повторюваністю не менше 15% в розмірі 0, 05 при швидкості вітру до 5 м/с і в розмірі 0, 1 при швидкості вітру 5 м/с і більше; при типовому проектуванні додаткові втрати потрібно враховувати в розмірі 0, 05 для всіх приміщень;

б) для зовнішніх вертикальних і похилих огороджень багатоповерхових будинків в розмірі 0, 2 для першого і другого поверхів; 0, 15 – для третього; 0, 1 – для четвертого поверху будинків з кількістю поверхів 16 і більше; для 10 – 15-поверхових будинків додаткові втрати потрібно враховувати в розмірі 0, 1 для першого, другого поверхів і 0, 05 – для третього поверху.

Коефіцієнти теплопередачі для підлог, розташованих на ґрунті, визначають за умовними термічними опорами для окремих зон підлоги, шириною 2 м, паралельним зовнішнім стінам (рис. 5.4). Смуга, найближча до зовнішньої стіни, є зоною 1, дві наступні смуги будуть зонами 2 та 3, а інша поверхня підлоги буде зоною 4.

1, 2, 3, 4 – відповідно перша, друга, третя, четверта зони

Рисунок 5.4 – Схема до визначення втрат тепла через підлоги і стіни, розташовані нижче рівня землі:

а) план до схеми; б) переріз до схеми

 

Приведений опір теплопередачі окремих зон шириною 2 м, не утеплених підлог на ґрунті та стін нижче рівня землі, що мають Вт/(м ·º С) у відповідності до СНіП 2.04.05-86, приймається рівним: для 1-ї зони ; для 2-ї ; для 3-ї ; для 4-ї .

Основна розрахункова формула для обчислення втрат тепла через підлогу, розташовану на ґрунті, має такий вид:

 

,

(5.15)

 

де , , , – площі, відповідно 1, 2, 3, 4 зон-смуг;

– опори теплопередачі окремих зон підлоги, м²·º С/Вт;

 

Опір теплопередачі конструкцій утеплених підлог, розташованих безпосередньо на ґрунті, слід визначати також для кожної зони, але за формулою:

 

,

(5.16)

 

де – опір теплопередачі окремих зон не утеплених підлог;

– сума термічних опорів прошарків, що утеплюють.

 

Шарами, що утеплюють, вважаються шари з матеріалів, які мають теплопровідність Вт/(м ·º С). Опір теплопередачі конструкцій підлог на лагах, визначається за формулою:

 

,

(5.17)

де – величина, одержана відповідно до формули (5.16); тут у якості прошарків, що утеплюють, враховують повітряний прошарок () та дощату підлогу, покладену на лагах.

 

Поверхня ділянки підлоги в зоні 1, що примикає до зовнішнього рогу, має підвищені тепловтрати, тому її площа розміром 2× 2 м враховується при визначенні площі 1 двічі (на рис. 5.4 площадка " а").

Підземну частину зовнішніх стін при розрахунку тепловтрат розглядають як продовження підлоги. Розбивку на смуги в цьому випадку виконують від верха підземної частини стіни (рис. 5.4). Опір теплопередачі визначається так само, як і для не утеплених або утеплених підлог.

Кількість тепла на нагрів вентиляційного повітря обчислюється для кожного опалюваного приміщення, яке має одне або більшу кількість вікон чи балконних дверей в зовнішніх стінах, виходячи з необхідності забезпечення підігріву опалювальними приладами зовнішнього повітря у об’єму однократному повітрообміну за годину, за формулою:

 

,

(5.18)

 

де – площа підлоги приміщення, м²;

– висота приміщення від підлоги до стелі, м, але не більше 3, 5 м.

 

Витрати тепла для нагріву зовнішнього повітря, яке надходить у вхідні вестибюлі та сходові клітини через зовнішні двері обчислюються за формулою:

,

(5.19)

 

де – висота будинку, м;

Р – кількість мешканців у будинку;

– коефіцієнт, що враховує кількість вхідних тамбурів. При одному тамбурі (двоє дверей) , при двох тамбурах (троє дверей) .

 

 

де – розрахункова норма загальної опалюваної площі будинку на одного мешканця, м²; прийняти 20 м²;

– загальна опалювана площа будинку, м².

 

Для визначення тепловтрат окремими приміщеннями і будівлями у цілому необхідно мати такі вихідні дані:

а) плани поверхів та характерні розрізи по будівлі з усіма будівельними розмірами;

б) викопіювання з генплану з позначенням сторін світу;

в) призначення кожного приміщення; місце будівництва (назва населеного пункту);

г) конструкцію всіх зовнішніх огороджень, обґрунтовану теплотехнічним розрахунком.

Кожному опалювальному приміщенню на планах надають порядковий номер (починаючи з № 01 і далі – для приміщень підвалу; з № 101 і далі – для приміщень першого поверху; з № 201 і далі – для приміщень другого поверху і т.д.). Приміщення нумерують зліва направо. Сходові клітини нумерують окремо (буквами або римськими цифрами) та підраховують тепловтрати відразу по всій висоті сходової клітини, а не по поверхах.

При визначенні площ F окремих огороджень – зовнішніх стін (ЗС), вікон (В), дверей (Д), ліхтарів (Л), стелі (С), підлог (П), балконних дверей – обмірюють по планах і розрізах будівлі таким чином (рис. 5.5):

Рисунок 5.5 – Схема обмірів огороджень, що беруть участь у процесі теплообміну:

а) – в розрізі будівлі; б) – у плані

 

Площі вікон, дверей і ліхтарів визначають по найменших розмірах будівельних прорізів у світлі.

Висоту стін першого поверху, якщо підлога знаходиться безпосередньо на ґрунті, виміряють між рівнями підлог першого і другого поверхів (), якщо підлога на лагах – від зовнішнього рівня підгонки підлоги на лагах до рівня підлоги другого поверху (), при неопалюваному підвалі або підпіллі – від рівня нижньої поверхні конструкції підлоги першого поверху до рівня чистої підлоги другого поверху ().

Висоту стін проміжного поверху – між рівнями чистих підлог даного і вище розташованого поверхів (), а верхнього поверху – від рівня його чистої підлоги до верха прошарку, що утеплює, горищного перекриття, () або безгорищного перекриття.

Довжина зовнішніх стін у рогових приміщеннях приймається від краю зовнішнього рогу до осей внутрішніх стін ( і ), а в не рогових – між осями внутрішніх стін ().

Площі стель і підлог над підвалами та підпіллями в рогових приміщеннях – за відстанями від внутрішньої поверхні зовнішніх стін до осей протилежних стін ( і ), а в не рогових – між осями внутрішньої поверхні зовнішньої стіни до осі протилежної стіни ().

Лінійні розміри огороджень визначають із точністю до 0, 1 м, а поверхонь огороджень – із точністю до 0, 1 м².

Приклад 5.2. Визначити тепловтрати житлових кімнат (№ 501 і № 502), план і розріз яких показані на рис. 5.6.

Кімнати розташовані на верхньому поверсі п’ятиповерхового житлового будинку в м. Луганську. Розрахункові зовнішні і внутрішні температури повітря відповідно до додатків Б і Е приймаємо рівними , для житлових кімнат – , а для кутових (№ 501) – .

Зовнішні стіни приміщень складені з глиняної звичайної цегли на цементно-піщаному розчині товщиною 640 мм із внутрішньою вапняно-піщаною штукатуркою товщиною 20 мм, Вт/(м ·º К), Вт/(м ·º К). Зовнішня стіна має утеплювач з пінополістирольних плит ; Вт/м ·º К, та штукатурку зі складного розчину ; . Коефіцієнт теплопередачі горищного перекриття Вт/(м ·º К).

Визначаємо температурну зону, в якій знаходиться місто Луганськ – I зона (рис. 5.2). Для зовнішньої стіни згідно табл. 5.4, мінімально допустиме значення опору теплопередачі огороджувальної конструкції житлових будівель, м²·º К/Вт.

Рисунок 5.6 – План і розріз житлових кімнат