5.2. Влияние теплотехнических качеств ограждающих конструкций зданий на тепловой режим отапливаемых помещений

От теплотехнических качеств ограждающих конструкций здания зависит величина удельных тепловых нагрузок на систему отопления q, Вт/м². По нормам СНиП41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» в холодный и переходный периоды года в обслуживаемой зоне жилых, общественных и административно-бытовых помещений температура воздуха должна быть t_в = 20  22 ⁰С, относительная влажность

_в = 45  30 %, скорость движения воздуха не более 0,2 м/с.

Работа системы отопления должна обеспечить подведение такого количества теплоты Q_т.от., которое компенсирует теплопотери через наружные ограждения Q_{т.пот.тр.} и нагрев наружного воздуха Q_т.пи., поступающего путем инфильтрации (естественного проникновения) в помещение через неплотности в наружных ограждающих строительных конструкциях.

Способность строительных конструкций проводить теплоту оценивается через показатель термического сопротивления

R_к (м²·К/Вт):

,

где   толщина слоя материала, м;   расчетный коэффициент теплопроводности строительного материала, Вт/(м К) (находится по СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий»).

В целях снижения потерь теплоты в последние годы широко применяются в строительстве многослойные ограждающие конструкции с размещением внутри конструкции слоя тепловой изоляции. Для многослойной строительной конструкции термическое сопротивление определяется суммой термических сопротивлений отдельных слоев R_к(м²·К/Вт):

R_к = R₁ + R₂ + … R_n

где R₁, R₂, …R_n  термические сопротивления слоев из однородного материала (м²·К/Вт), вычисляется по выше приведенной формуле.

Сопротивление теплопередачи строительной ограждающей конструкции R₀ (м² К/Вт) определяется по зависимости:

,

где R_к  термическое сопротивление однослойной или многослойной ограждающей конструкции; _в = 8,7 Вт/(м²·К)  коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций (стен, полов и потолков);

_в = 8,7 Вт/(м²·К)  коэффициент теплоотдачи (для зимних условий) наружной поверхности ограждающих конструкций (наружных стен, покрытий и перекрытий).

Системы отопления рассчитываются на климатические условия, определяемые по СНиП.

Для различных строительных конструкций наружных ограждений вычисляется приведенный коэффициент термического сопротивления R_к.пр (м² К/Вт):

,

где F₁, F₂,…F_n  поверхности наружных ограждений, м²;

R₁, R₂,…R_n термические сопротивления однослойных или многослойных конструкций, м²·К/Вт.

Теплопотери от теплопередачи Q_{т.пот.тр}, Вт  тепловой поток через наружные ограждения площадью F_н  вычисляются по формуле

Q_{т.пот.тр} = ,

здесь t_нх  расчетная температура наружного воздуха в холодный период года.

Такие потери называют трансмиссионными.

Вторая составляющая нагрузки на систему отопления связана с нагревом поступающего в помещение холодного наружного воздуха, необходимого для вентиляции. Тепловой поток Q_т.пн, Вт, на нагрев приточного наружного воздуха L_п.н вычисляется по зависимости

Q_т.пн = L_п.н _п.н с_р(t_в – t_нх) / 3,6,

где _п.н  средняя массовая плотность нагреваемого воздуха, кг/м³; с_р=1 кДж/(кг·К)  теплоемкость воздуха; 3,6  переводной коэффициент, кДж, в Вт·ч; L_п.н  объем инфильтруемого наружного воздуха, м³/ч.

Значительное снижение потребности в теплоте достигается путем использования теплоты вытяжного воздуха на нагрев приточного наружного воздуха.

Особенно это актуально для административных и общественных зданий при нахождении людей на рабочих местах более трех часов.

В настоящее время имеются компьютерные программы расчета теплопотерь через ограждающие конструкции зданий. Особенности теплотехнических качеств и размеры ограждающих конструкций вводятся в программу и по результатам расчетов получаются исходные данные о теплопотерях для проектирования систем отопления зданий.

Расчетные данные о теплотехнических качествах и размерах ограждающих конструкций здания заносятся в «Энергетический паспорт здания». В паспорт заносят данные о термическом сопротивлении всех наружных ограждающих конструкций и вычисленный приведенный трансмиссионный коэффициент термического сопротивления R_к.пр.