РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ ОГРАЖДЕНИЯМИ ПОМЕЩЕНИЙ

Собственно расчетам тепловых потерь должно предшествовав выявление расчетных внутренних температур с учетом назначена помещений, технологических процессов, происходящих в них (если например, здание промышленное). Перед расчетом тепловых потер принимаемые в проекте конструкции ограждений должны быт) проверены на соответствие их теплотехническим требованиям, рас смотренным в § 2.

Определение расчетной поверхности ограждений. Поверхности F м2 и линейные размеры ограждений при расчете потерь тепла определяют на основании действующих нормативных указаний Некоторые из этих указаний изложены ниже.

Поверхность окон, дверей и фонарей измеряется по наименьший размерам строительных проемов в свету.

Поверхности потолков и полов над подвалами или подпольными измеряют между осями внутренних стен и от внутренней поверхности наружных стен до осей внутренних стен.

Высоту стен первого этажа при наличии пола на лагах принимают от нижнего уровня подготовки для пола первого этажа уровня чистого пола второго этажа.

Высоту стен первого этажа при наличии пола, расположенного непосредственно на грунте, считают от уровня чистого пола первого этажа до уровня чистого пола второго этажа. Высоту стен промежуточного этажа принимают между уровнями чистых полов данного и вышележащего этажей, а высоту стен верхнего этажа — oi уровня чистого пола до верха утепляющего слоя чердачного перекрытия.

Длину наружных стен неугловых помещений измеряют между осями внутренних стен, а в угловых помещениях — от внешних поверхностей наружных стен до осей внутренних стен. Длину внутренних стен определяют от внутренних поверхностей наружных стен до осей внутренних стен или между осями внутренних стен (рис. 1.8).

Частные случаи определения потерь тепла

Определение потерь тепла неутепленными полами. Неутепленными считают полы, расположенные непосредственно на грунте, и такие, конструкция которых независимо от толщины состоит из слоев материалов, коэффициент теплопроводности которых л1,0 ккал/м-ч-град (1,163 Вт/м-град).

Потери тепла такими полами рассматриваются как потери через ограждение с бесконечно толстой стенкой.

Аналитическое решение довольно сложных уравнений позволило с достаточной для практических целей точностью производить подсчет потерь тепла способом проф. В. Д. Мининского.

Поверхность пола при этом делят на зоны. Зоной называют полосу пола шириной 2,0 м, параллельную линии наружной стены.

Нумерацию зон ведут, начиная от внутренней поверхности наружных стен (рис. 1.9).

Всю поверхность пола делят на четыре зоны. К четвертой зоне относят всю площадь, не занятую 1, 2 и 3-й зонами. В этом случае потери тепла неутепленными полами, лежащими на грунте, можно определить по формуле

Определение потерь тепла через подземную часть ограждени отапливаемых подвалов. Теплопотери через подземную часть наружных стен отапливаемых подвальных помещений определяют та: же, как и через полы, лежащие на грунте. Зоны, на которые де лится поверхность стен, отсчитывают от поверхности земли вин в той же последовательности, как и для полов.

Полы подвалов в этом случае рассматривают как продолжен» подземной части наружных стен (рис. 1.10).

Определение потерь тепла утепленными полами, расположенны ми на грунте. Утепленными полами, расположенными непосредственно на грунте, считают такие, конструкция которых состоит из слоев различных материалов, коэффициент теплопроводности которых

Добавки к основным теплопотерям

Кроме основных потерь тепла, определяемых по уравнению П.17) я (1.18), следует обязательно учитывать дополнительные, исчисляемые обычно в процентах от основных:

на потери тепла вертикальными наружными ограждениями (стены, двери, окна) и вертикальными проекциями наклонных ограждений, обращенных на север, восток, северо-восток и северо- запад, добавляют 10%; на юго-восток и запад — 5%; на юг и юго- запад— 0%;

на потери тепла наружными стенами и окнами помещений общественных, вспомогательных и складских зданий, имеющих две в более наружных стен, добавляют 5%; в жилых зданиях эта добавка не применяется, так как компенсируется увеличением tB в угловых помещениях на 2°;

добавки потерь тепла на защищенные вертикальные и наклонные наружные ограждения (их вертикальные проекции) любых зданий, возводимых в местностях, составляют 5%; на те же ограждения, не защищенные от ветра (в зданиях, расположенных на возвышенностях, у рек, озер, на берегу моря или на открытой местности)— 10%’. При средних скоростях ветра от 5 до 10 м/с эти добавки удваивают, а при скоростях ветра более 10 м/с утраивают, В зданиях повышенной этажности, для которых определяется расход тепла на нагрев инфильтрационного воздуха, эти добавки не учитывают.

Добавки на наружные двери для учета расхода тепла на нагревание врывающегося холодного воздуха принимают в зависимости от числа этажей в зданиях; на двойные двери без тамбура добавляют 100/г%; на двойные двери, но с тамбуром, снабженным дверью,— 80л%; на одинарную дверь без тамбура — 65 п%.

В общественных зданиях для помещений высотой более 4 м расчетное значение теплопотерь всех ограждений, включая добавки, увеличивают на 2% на каждый метр высоты сверх 4 м, но не боле< чем на 15%. Эту добавку не вводят на потери тепла через ограждения производственных помещений и лестничных клеток.

Увеличенные потери тепла через ограждения высоких помещений объясняются тем, что температура воздуха в помещениях, как правило, увеличивается по высоте.

Расход тепла на нагрев инфильтрационного воздуха. Дополнением к основным потерям тепла является расход его на нагревания воздуха, попадающего в помещение через неплотности ограждающих конструкций. Проникание холодного воздуха (инфильтрация обусловливается в основном действием ветра и давлением, возникающим за счет разности объемных масс наружного И внутреннего воздуха и соответствующих расчетных высот (см. курс Вентиляция) Практически учитывают лишь количество воздуха, просачивающегося через щели, образуемые притворами окон, фонарей, дверей ворот в зависимости от скорости ветра.

В помещениях, не имеющих перегородок, в расчете принимают, что под действием ветра воздух поступает в здание через наветренную его часть и выходит через заветренную, составляющую остальную часть периметра здания (рис. 1.13).

На этом рисунке жирной линией отмечен периметр здания, в пределах которого нужно учитывать инфильтрацию через притворы окон и дверей при соответствующем господствующем направлении ветра. Скорость ветра в данном случае принимают как среднюю за три наиболее холодных месяца.

Господствующее направление ветра для данной местности определяют по строительным нормам и правилам проектирования (СНиП П-А.6—72). Естественно, что попадающий в помещение холодный наружный воздух охлаждает его.

Расход тепла на нагрев наружного воздуха в промышленных зданиях определяется в ккал/ч (Вт) по формуле

Значение поправочного коэффициента а принимают: для фрамуг и окон с одинарными деревянными переплетами а— 1, то же, с двойными й = 0,5; с одинарными металлическими переплетамиа = 0 65 то же, с двойными а=0,33, для дверей и ворот а = 2.

В жилых, общественных и вспомогательных зданиях высотой этажей с двойными окнами и при отсутствии приточной вентиляции расход тепла на нагрев инфильтрирующегося воздуха принимается в процентах от основных потерь тепла (табл. 1.2).

В зданиях повышенной этажности (более 8 этажей) количеств) воздуха, поступающего в помещение путем инфильтрации через нё плотности в наружных ограждениях, весьма значительно и учитывается специальным расчетом, которым дополнительный расход тепла на инфильтрацию характеризуется поэтажными условным коэффициентами теплопередачи ку=1/Яу ккал/м2-ч град.

По справочнику [22] инфильтрационный расход воздуха GHпо, определяется по формуле

Необходимые данные для расчета изложены в [22].

Удельная тепловая характеристика здания

Расчет потерь тепла ограждениями здания заканчивают onpej делением удельной тепловой характеристики здания. Под такой характеристикой понимают количество тепла, в ккал/м3-ч-град теряемого 1 м3 здания в 1 ч при разности температур внутренней и наружного воздуха в 1 град з

При различных tB можно найти в.р — расчетную среднюю температуру по формуле

Величина удельной тепловой характеристики является теплотехническим показателем проектируемого здания. С уменьшением этой величины соответственно сокращаются первоначальные и эксплуатационные расходы на отопление.

Величина удельной тепловой характеристики условно отнесена к объему здания V (рис. 1.14). Она зависит также от конструктивно-планировочного решения, этажности, степени остекления, назначения помещения здания, климатических условий.

Фактическая расчетная теплопроизводительность EQ системы обычно больше величины расчетных потерь тепла ограждениями EQ.

Величины Qi и Q2 вычисляют. Суммарная величина дополнительных теплопотерь не должка превышать 15%: расчетных EQ.

Определение ориентировочной тепловой нагрузки Q системы отопления производят, пользуясь удельными тепловыми характеристиками х, значения которых изменяются обратно пропорционально объему здания и зависят от его назначения

Удельная тепловая характеристика здания любого назначения определяется по формуле Н. С. Ермолаева

Расчет чердачного перекрытия. В строительной практике применяют ограждения, в которых однородность материала нарушена в перпендикулярном и параллельном направлениях тепловому потоку.

Примером перекрытия такого типа может служить чердачное перекрытие, изображенное на рис. 1.16. Оно состоит из двух слоев, один из которых неоднороден и представляет собой железобетонную плиту (Жб=1,2; Жб=12,5) с воздушными прослойками. Другой слой однороден и представляет собой утеплитель — керамзит.

Расчет чердачного перекрытия начинаем с определения сопротивления теплопередаче железобетонной плиты.

Расчет тепловых потерь. Расчет потерь тепла производим по формуле (1.17), подставляя в нее полученные коэффициенты теплопередачи и учитывая добавку на теплопотери через строительные ограждения помещений по указаниям СНиП П-Г. 7—62.

Определение тепловых потерь производится в табличной форме- (табл. 1.3).

Табл. 1.3 состоит из 16 граф, заполняемых при расчете.

В графе 1 таблицы записываются номера помещений. Нумерацию помещений рекомендуется производить по-этажно по часовой стрелке, начиная с угловых комнат (для первого этажа с № 101, для второго — с № 201).

Первая цифра должна указывать этаж данного помещения. Графы 2, 4, 5, 7, 9, 12, 13, 15 пояснять не требуется.

Данные графы 11 получают перемножением величины из граф 6 7, 9, Ю. В графу 14 в числе других вносят добавки (5%) на теплопотери через наружные стены и окна, если помещение имеет две или более наружные стены.

В графе 16 приводятся потери тепла с учетом всех добавок. В этой же графе указывают сумму тепловых потерь всеми ограждениями данного помещения.

Потери тепла полами (помещения нижних этажей) или потолками (помещения верхних этажей) коридоров, не имеющих других наружных ограждений, кроме указанных в графе 3, относятся к теплопотерям помещений, двери которых открываются в данный коридор (если эти теплопотери в пределах 200—300 ккал/ч).

В завершение расчета потерь тепла помещениями всего здания определяют его удельную тепловую характеристику. Сравнение ее с уже известными характеристиками для данного типа здания (соответствующего назначения и объема) служит в некоторой степени критерием правильности выполненных расчетов.

Тепловой баланс помещения. Для компенсации тепловых потерь ограждениями устраиваются системы отопления, которые для поддержания расчетной внутренней температуры отдают помещению тепло в количестве, равном теплопотерям.

Но часто в помещении имеются другие источники тепла, которые так же, как и системы отопления, могут участвовать в компенсации тепловых потерь.

К названным источникам тепла относятся: тепловыделения людьми — Qi (явное тепло); выделения тепла при переходе механической энергии в тепловую Q2; отдача тепла поверхностями печен и других нагревательных технологических приборов, расположенных в помещении, — Q3; тепловыделения в результате остывания нагретых масс материала, вносимого в помещения, — Q4; тепловыделения от источников искусственного освещения — Q5, от продуктов, поступающих в помещение (при газосварочных, стеклодувных и других работах), — Q6.

Кроме тепловых потерь через ограждения, возможны и другие виды потерь тепла: расход тепла на нагревание вносимых в помещение холодных материалов—Q; на нагревание въезжающего холодного транспорта — Зг; на нагревание врывающегося воздуха через ворота — Q3.

Для решения вопроса о тепломощности и вида системы отопления составляется тепловой баланс помещения.

Если теплопоступления (явного тепла) в помещение превышают тепловые потери ограждениями, то обычно проектируют дежурное отопление, которое включается в работу лишь во время техно логических перерывов в работе промышленного предприятия. Пр этом анализируется стабильность тепловыделений, характеристику тепловыделений по времени (по часам суток).

Не являются лишними также расчеты, связанные с определением характеристики тепловой инерции помещения (с учетом тепловыделений от оборудования), для выработки рекомендаций наиболее рационального режима эксплуатации систем отопления, а нередко и для выявления наиболее экономичной системы отопления.)

Методика определения величин, входящих в уравнение теплового баланса помещения, рассматривается в курсе Вентиляция». Дежурное отопление. При проектировании отопления производственных зданий необходимо сделать анализ теплового баланса) каждого помещения.

Выделения явного тепла QT, происходящие во время технологического процесса с минимальной загрузкой оборудования, могут) превышать потери тепла ограждениями Q. Тогда необходимость в) отоплении помещений во время работы предприятия может оказаться излишней.

В нерабочее время, когда для технологического процесса и коммуникаций требуется поддерживать положительную температуру воздуха, обеспечить ее с помощью имеющихся тепловыделений экономически нецелесообразно или невозможно. В этих случаях;! следует предусматривать устройство систем дежурного отопления. Для дежурного отопления, как правило, используют действующие системы отопления, отключая часть нагревательных устройств. В помещениях с односменной работой можно устраивать самостоятельные системы дежурного отопления. В нерабочее время в отапливаемых помещениях в холодный и переходный периоды года 1 должна поддерживаться температура не ниже +5° С.

На основе проверочного расчета теплоаккумулирующей способности оборудования в помещении можно отказаться от устройства дежурного отопления. Целью проверочного расчета является определение продолжительности выстывания нагретого, например, печного оборудования цеха до заданного минимума, снижения внутренней телтературы помещения.

Дежурное отопление рассчитывают на количество тепла QH.0> I определяемого по формуле J

В производственных зданиях, отдельные помещения в которых отличаются друг от друга характеристиками выделяемого технологическим оборудованием явного тепла, целесообразно устраивать системы отопления с групповым регулированием нагревательных приборов (по помещениям). Для этой цели рекомендуется предусматривать отдельные системы или ветви от общих систем отопления.

Дроздов В. Ф. Отопление и вентиляция. Отопление. Учебник для строит, вузов. М., «Высш. школа», 1976