Энергопотребление в зданиях и сооружениях

данном сечении к максимальному парциальному давлению при расчетной температуре в этом сечении.

Температура на поверхностях ограждения, граничных поверхностях материалов и в промежуточных сечениях:

где Rт i термические сопротивления слоев ограждения от

его внутренней поверхности до рассматриваемого сечения. Расчетное парциальное давление водяного пара на граничных

поверхностях материалов и в промежуточных сечениях:

где Rпо - общее сопротивление ограждения паропроницанию,

Rп i - сумма сопротивлений паропроницанию слоев ограждения

от внутренней среды до рассматриваемого сечения.

Общее сопротивление ограждения паропроницанию состоит из сопротивления паропроницанию внутренней поверхности

( 0,0266 м2 ч Па / мг ), сопротивления паропроницанию отдель-

Здесь i расчетный коэффициент паропроницаемости материала слоя ограждения, мг/(м ч Па).

Расчетное значение относительной влажности в сечениях ограждения:

i ei 100

E

i

2) Выполняют уточненный расчет сопротивления теплопередаче для ограждения, приняв условия эксплуатации А материала

71

слоя при средней относительной влажности воздуха в слое менее или равной 75 % и условия эксплуатации Б материала слоя – при средней относительной влажности более 75 %.

3.13. Защита толщи ограждений от внутренней конденсации влаги

В холодный период года действительная упругость водяных паров внутреннего воздуха ев чаще всего больше соответствующей упругости ен. В этом случае водяной пар из помещения, диффундируя через наружные ограждения, может встретить слои, поверхность которых имеет температуру τр. В результате возникает зона конденсации влаги в толще ограждения, что крайне нежелательно. В связи с этим осуществляют проверочный расчет на возможность конденсации влаги в толще наружных ограждений.

Для расчета принимают, что плоскость возможной конденсации

воднородной (однослойной) конструкции находится на расстоянии, равном 0,66 толщины конструкции от ее внутренней поверхности, а

вмногослойной конструкции – совпадает с поверхностью теплоизоляционного слоя, ближайшей к наружной поверхности ограждающей конструкции.

Во избежание внутренней конденсации влаги, сопротивление паропроницанию ограждения в пределах от внутренней поверхно-

сти до плоскости возможной конденсации Rпв должно быть не ме-

нее требуемого сопротивления паропроницанию, определяемого по формуле:

где Rпн - сопротивление паропроницанию ограждения в преде-

лах от плоскости возможной конденсации до наружной среды, м2 ч Па/кг:

Rпн δi 0,0133

μi

72

ев - парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха,

Па:

ев tв Е tв

Ек максимальное парциальное давление водяного пара в плос-

кости возможной конденсации, Па, при температуре в плоскости возможной конденсации.

ен.от парциальное давление водяного пара наружного воздуха,

Па, при средней температуре наружного воздуха за отопительный период:

ен.от tн.от Е tн.от

3.14. Тепловой баланс здания

Под тепловым балансом здания понимают полное количественное соответствие между поступлениями и потерями теплоты в установившемся тепловом режиме:

Qпост Qпот .

В общем случае, теплопоступления в здание состоят из тепловой мощности штатной системы отопления и вентиляции Qо , а также дополнительных теплопоступлений:

Qпост Qо Qл Qэл Qобор Qн.мат. Qтехн. Qс. р. .

Теплопоступления от людей Qл зависят от степени физической

тяжести выполняемой работы, теплозащитных свойств одежды, микроклимата помещения. Тепловой поток, выделяемый мужчинами: в состоянии покоя 93-140 Вт, при легкой работе 140-175 Вт, при работе средней тяжести 175-290 Вт, при тяжелой работе более 290 Вт. Тепловой поток, исходящий от занятых физическим трудом женщин и детей, принимают равным соответственно 85 и 75% теплового потока, исходящего от мужчин.

Теплопоступления от работающего электрического оборудования и освещения Qэл зависит от мощности электротехнического и

73

осветительного оборудования, одновременности их работы, степени загрузки и ряда других факторов:

Qэл Nэл ко ,

где N эл мощность электротехнического и осветительного оборудования, Вт; ко коэффициент, учитывающий одновременность работы оборудования и долю перехода электроэнергии в теплоту, поступающую в помещения: для электроосвещения ко 0,95 , для электродвигателей технологического оборудования и технологических электрифицированных процессов ко 0,15 0,95 .

Теплопоступления от технологического оборудования Qобор

обычно учитываются для той рабочей смены, в которую это оборудование имеет минимальную загрузку.

Теплопоступления от нагретых материалов и изделий Qн.мат. за-

висят от их массы, средней удельной теплоемкости, начальной и конечной температуры, времени нахождения в помещении. Если остывающий материал в расплавленном состоянии, необходимо учитывать теплоту, выделяющуюся в результате фазовых превращений.

Qтехн тепловыделения экзотермических (с выделением теплоты) технологических процессов.

Теплопоступления от солнечной радиации Qс.р. учитывают в те-

пловом балансе в исключительных случаях (в районах с преобладанием зимой солнечной погоды) для помещений со световыми проемами, обращенными на юг. Обычно инсоляцию учитывают только при эксплуатации отопительных установок, уменьшая теплопередачу прибора для экономии тепловой энергии.

В общем случае, тепловые потери в здании в общем виде включают следующие потери:

– трансмиссионные (теплопередачей) через ограждающие конструкции Qт ;

74

нием теплоты) технологические процессы Qтехн .

Qпот Qт Qвозд Qх.мат. Qтехн.

Для жилых и общественных зданий уравнение теплового баланса записывают следующим образом:

Qо Qт Qвозд Qс ,

где Qс добавочные свободные теплопоступления.

В жилых зданиях источником Qс (бытовые теплопоступления)

служат люди, искусственное освещение и бытовые приборы, расчет проводят исходя из 9 Вт на 1 м2 пола жилых помещений и кухонь:

Qc 9 Aж ,

где Аж – жилая площадь, м2.

3.15. Трансмиссионные тепловые потери

Трансмиссионные тепловые потери через наружные ограждения обусловлены процессами теплообмена.

Расчетные трансмиссионные тепловые потери через отдельные

где А, м2 расчетная площадь ограждения, определяется с точ-

ностью до 0,1 м2 по правилам обмера линейных размеров ограждений в плане и разрезе здания;

tв , о С расчетная температура внутреннего воздуха помещения с учетом повышения по высоте для помещений высотой более 4 м;

tн tх.5 0,92 расчетная температура наружного воздуха, С;добавочные потери теплоты через ограждающие конст-

рукции (в долях от основных потерь), СНБ 4.02.01-03 (п. Ж.2). Следует запомнить:

75

1 в помещениях любого назначения через наружные стены,

двери и окна, обращенные на север, восток, северо-восток и северозапад – 0,10, на юго-восток и запад – 0,05;

2 в угловых помещениях – дополнительно по 0,05 на каждую

стену, дверь и окно;

n коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху, ТКП 45-2.04-43-2006 (таблица 5.3);

Rî расчетное сопротивление теплопередаче ограждения,

м2∙К/Вт.

Расчет трансмиссионных тепловых потерь производят последовательно для каждого помещения, которые заранее нумеруют. Нумерацию следует производить поэтапно, начиная с угловых комнат по ходу часовой стрелки. Лестничные клетки обозначают буквами и, независимо от этажности здания, рассматривают как одно помещение по всей его высоте.

Теплопотери вспомогательных помещений (кладовые, коридоры, туалеты и прочее), не имеющих вертикальных наружных ограждений, а теряющих теплоту только через полы (нижнего этажа) или потолки (верхнего этажа), обычно относят к смежным с ними помещениям и учитывают при определении греющих площадей отопительных приборов.

Теплопотери помещений, имеющих приток теплоты из смежных, уменьшаются на величину мощности поступающего теплового потока.

Теплопотери через внутренние ограждающие конструкции помещений можно не учитывать, если разность температур в этих помещениях равна 3 С и выше.

Расчет оформляют в табличной форме («Ведомость расчета трансмиссионных тепловых потерь»), результаты суммируют по помещениям с округлением до 10 Вт.

При заполнении таблицы в графе 7 коэффициент теплопередачи для окон определяется как разность коэффициентов теплопередачи окна и наружной стены, при этом площадь окна не вычитается из площади стены.

76

Таблица. Ведомость расчета трансмиссионных тепловых потерь

3.16. Тепловые потери с воздухообменом

Под воздухообменом помещений понимают взаимоувязанные процессы проникновения наружного воздуха в помещение и удаления внутреннего воздуха из помещения под действием естественных факторов и искусственных побудителей.

Проникновение наружного воздуха в помещения происходит путем инфильтрации (воздухопроницание через поры, щели и неплотности в ограждениях, обусловленное ветровым и тепловым давлением) и при их вентиляции, обусловленной санитарными нормами. В случае естественной вытяжной вентиляции наружный воздух поступает в помещения через открытые проемы (окна, двери, ворота, вентиляционные каналы), в случае механической вентиляции приточный воздух подается в помещения принудительно и, как правило, подогревается.

В гражданских зданиях с естественной вытяжной вентиляцией (без компенсации подогретым приточным воздухом):

Qвозд max Q1 ,Q2 ,

где Q1 расход тепловой энергии на компенсацию тепловых потерь инфильтрацией, Вт; Q2 расход тепловой энергии на компен-

сацию тепловых потерь по расчетному удалению вытяжного воздуха, обеспечивающему санитарные нормы, Вт.

Для всех остальных зданий Qвозд Q1 .

77

Q1 0,28 Gi c tв tн k ,

где Gi - расход инфильтрующегося воздуха через ограждаю-

щие конструкции здания, кг/ч;

c удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/(кг·К); tв расчетная температура внутреннего воздуха, С;

tн расчетная зимняя температура наружного воздуха (темпера-

тура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92), С; к коэффициент учета влияния встречного теплового потока в

конструкциях, равный:

0,7 – для стыков панелей стен и окон с тройными переплетами; 0,8 – для окон и балконных дверей с раздельными переплетами; 1,0 – для одинарных окон, окон и балконных дверей со спарен-

ными переплетами и открытых проемов.

Q2 0,28 Ln в c tв tн k ,

где Lп расход удаляемого воздуха, не компенсируемый подог-

ретым приточным воздухом, м3/ч; для жилых зданий санитарный удельный нормативный расход равен 3 м3/ч на 1 м2 жилой площади и кухонь;

в – плотность воздуха в помещении, кг/м3.

Величина тепловых потерь с воздухообменом Qвозд определяется отдельно для каждого помещения.

Расход инфильтрующегося воздуха через ограждения зданияGi находится в соответствии с п.К.3 СНБ 4.02.01-03:

Gi Gпр Gм Gщ Gст ,

Gпр - инфильтрация через световые проемы (окна, балконные двери, фонари);

Gм - инфильтрация через массивные ограждения;

Gщ - инфильтрация через щели, неплотности, открытые проемы;

Gст - инфильтрация через стыки стеновых панелей, учитывается только для жилых зданий.

78

В общем случае, расход инфильтрующегося воздуха зависит от перепада давления воздуха на наружной и внутренней поверхностях

ограждений рi , их площади Аi (для стыков стеновых панелей -

длины li ) и сопротивления воздухопроницанию Rи i :

Gi f pi , Ai ,Rи i ,li .

Расчетная разность давления pi находится по формуле

pi H hi н в 0,5 н vн2 сн - сп кh po ,

где Н высота здания от уровня средней планировочной отметки земли до верха карниза, центра вытяжных отверстий фонаря или устья шахты, м;

hi расчетная высота от уровня земли до верха окон, балкон-

ных дверей, дверей, ворот, проемов или до оси горизонтальных и середины вертикальных стыков стеновых панелей, м;

н , в соответственно удельный вес наружного и внутреннего воздуха, Н/м3:

2733463t ,

н плотность наружного воздуха, кг/м3:

н н ,

9,8

vн максимальная из средних скоростей ветра по румбам в ян-

варе, м/с; сн ,сп аэродинамические коэффициенты, соответственно, на-

ветренной и подветренной поверхностей ограждающих конструкций здания, сн 0,8 ,сп 0,6 ;

кh коэффициент учета изменения скоростного давления ветра в

зависимости от высоты здания: для зданий высотой менее 10 м –

0,65, менее 20 м – 0,85, менее 40 м – 1,1;

ро условно-постоянное давление воздуха в помещении (здании), определяемое расчетом из условия соблюдения равенства

79

масс воздуха, поступающего в помещение (здание) и удаляемого из него.

При определенных соотношениях значений каждого слагаемого полученной формулы может сформироваться отрицательная разность давлений р на верхних этажах здания, что означает невоз-

можность инфильтрации.

Основная инфильтрация наружного воздуха происходит через световые проемы Gпр (остальными составляющими, как правило,

Сопротивление воздухопроницанию заполнений световых проемов Rи пр находится по приложению Д ТКП 45-2.04-43-2006.

Наружные ограждения должны обеспечивать воздухопроницаемость, не превышающую нормативных значений, указанных в ТКП 45-2.04-43-2006. Например, для окон нормативная воздухо-

проницаемость составляет Gнорм 10 кг / м2 ч .

В ориентировочных расчетах теплопотери Q1 удобно определять через коэффициент инфильтрации μ, представляющий собой отношение теплопотерь Q1 к трансмиссионным теплопотерям:

Q1 .

Qт

Для жилых и общественных зданий, как правило,

0,03 0,06 , для промышленных 0,25 0,30 .

80